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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 401549 – QUÍMICA AMBIENTAL
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA
GUÍA COMPONENTE PRÁCTICO
401549 – QUÍMICA AMBIENTAL
MARCELA ANDREA ZAMBRANO BOTHIA
Director Nacional
JOHNY ROBERTO RODRÍGUEZ PÉREZ
Acreditador
BOGOTA
Julio, 2014
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2. ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO
El componente práctico del curso de Química Ambiental (Evaluación y
Control de la Contaminación), fue diseñado en el mes de agosto de 2012 por
María del Pilar Triana Novoa, Master en Ciencia del Suelo y Manejo de Aguas.
Esta primera actualización, se enfoca a dar respuesta a los objetivos planteados
en el curso, con la finalidad de garantizar en el estudiante su cumplimiento y
aprendizaje autónomo, en concordancia con los materiales que dispone la
universidad como infraestructura, recursos tangibles e intangibles.
Las modificaciones realizadas a la presente guía, se enfocaron a dar
respuesta al proceso de aprendizaje del estudiante, según la evolución del curso y
las competencias a cumplir; dando un acercamiento al análisis preliminar de
muestras ambientales, asimismo, facilita la comprensión y aplicación de rúbricas
evaluativas, coherentes a lo planteado en su desarrollo.
La revisión y acreditación de la guía del componente práctico del curso de
Química Ambiental (Evaluación y Control de la Contaminación), se realizó con el
apoyo y el trabajo realizado del por el Licenciado en Química Johny Roberto
Rodríguez Pérez, quien se desempeña como coordinador del Programa de
Química de la Universidad Nacional Abierta y a Distancia.
Este documento se puede copiar, distribuir y comunicar públicamente bajo
las siguientes condiciones:
• Reconocimiento. Debe reconocer los créditos de la obra de la manera
especificada por el autor o el licenciador (pero no de una manera que sugiera que
tiene su apoyo o apoyan el uso que hace de su obra).
• No comercial. No puede utilizar esta obra para fines comerciales.
• Sin obras derivadas. No se puede alterar, transformar o generar una obra
derivada a partir de esta obra.
• Al reutilizar o distribuir la obra, tiene que dejar bien claro los términos de la
licencia de esta obra.
• Alguna de estas condiciones puede no aplicarse si se obtiene el permiso del
titular de los derechos de autor.
• Nada en esta menoscaba o restringe los derechos morales del autor.
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3. ÍNDICE DE CONTENIDO
Pág.
GUÍA COMPONENTE PRÁCTICO .................................................................................... 1
2. ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO ......................... 2
4. LISTADO DE TABLAS .................................................................................................. 4
4.1 Listado de gráficos y figuras ..................................................................................... 5
5. CARACTERÍSTICAS GENERALES .............................................................................. 6
6. DESCRIPCIÓN DE LAS PRÁCTICAS ........................................................................ 11
PRACTICA No. 01 – Recolección de muestras de agua y suelo en zonas urbanas
contaminadas ............................................................................................................... 11
PRACTICA No. 02 – Evaluación y estudio fisicoquímico de agua ................................ 21
PRACTICA No. 03 – Evaluación y estudio fisicoquímico de suelo ................................ 32
PRACTICA No. 04 – Análisis estadístico del reporte meteorológico de una estación
desconocida en un rango de tiempo determinado ........................................................ 40
PRACTICA No. 05 – Evaluación de la concentración de CO2 en un espacio cerrado... 49
PRACTICA No. 06 – Estudio y determinación de emisión de gases por uso de
combustibles fósiles. .................................................................................................... 57
PRACTICA No. 07 – Simulación del efecto de lluvia ácida y smog fotoquímico en
fuentes naturales y no naturales................................................................................... 64
PRACTICA No. 08 – Estudio de los Parámetros Cromatográficos a ser aplicados en
muestras ambientales .................................................................................................. 70
PRACTICA No. 09 – Determinación de fósforo en muestras de suelo por el método de
Bray II........................................................................................................................... 79
7. FUENTES DOCUMENTALES ..................................................................................... 86
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4. LISTADO DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Recolección de datos Determinación de Alcalinidad…………………….. 25
Tabla 2. Relación entre alcalinidad y iones de CaCO3……………………………... 25
Tabla 3. Recolección final de datos de alcalinidad…………………………………. 26
Tabla 4. Recolección datos determinación de cloruros…………………………….. 27
Tabla 5. Recolección datos determinación de dureza……………………………… 28
Tabla 6. Recolección datos determinación de pH…………………………………... 36
Tabla 7. Recolección datos determinación de conductividad……………………... 36
Tabla 8. Reporte meteorológico 15 de Abril…………………………………………. 42
Tabla 9. Reporte meteorológico 16 de Abril…………………………………………. 43
Tabla 10. Reporte meteorológico 17 de Abril………………………………............. 43
Tabla 11. Reporte meteorológico 18 de Abril………………………………............. 44
Tabla 12. Reporte meteorológico 19 de Abril………………………………............. 45
Tabla 13. Resultados de mgCO2/m3 obtenidos en el análisis…………….............. 53
Tabla 14. Configuración del HPLC Simulator………………………………............. 74
Tabla 15. Segunda configuración del HPLC Simulator……………………............. 74
Tabla 16. Tercera configuración del HPLC Simulator………………………………. 76
Tabla 17. Parámetros para la realización de la curva de calibración……............. 83
Tabla 18. Resultado de Absorbancia y concentración de fósforo (ppm)…………. 83
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4.1 Listado de gráficos y figuras
Pág.
Figura 1. A) Muestreo aleatorio simple, B) Muestreo sistemático y C) Muestreo
dirigido………………………………………………………………………………………... 13
Figura 2. Esquema de transepto fijo……………………………………………………... 15
Figura 3. Muestreo manual en cuerpos de agua……………………………................. 17
Figura 4. Fuentes potenciales de hidrocarburos contaminantes por fuentes móviles
pequeñas 59
Figura 5. Etapa 1 recolección de la muestra……………………………………………. 61
Figura 6. Burbujeo de la muestra………………………………………………………… 61
Figura 7. Burbujeo de la muestra con bicarbonato sódico y vinagre…………………. 62
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5. CARACTERÍSTICAS GENERALES
Introducción La química es la ciencia cuyo objeto fundamental de
estudio es la materia desde sus constituyentes, su
relación con el concepto de energía, hasta sus
transformaciones y las leyes que las rigen.
Teniendo en cuenta que nuestro mundo conocido
está constituido por materia y energía, la química se
constituye en una ciencia central, que tiene una
influencia primordial en la vida humana.
Específicamente, la Química Ambiental juega un
papel primordial en todas las actividades que tienen
que ver con sistemas naturales y productivos donde
las transformaciones de la materia y de la energía
son una constante.
La química ambiental es una ciencia teórica-
experimental, en la cual las actividades
desarrolladas en el laboratorio son una herramienta
fundamental que contribuye en la comprensión y
valoración de los hechos observados y en el
desarrollo de capacidades como la interpretación de
fenómenos.
Por lo anterior, es importante abordar la realización
de las siguientes prácticas con un sentido crítico y
buscando la aplicación de los resultados a los
fenómenos que observamos a diario y, en especial a
aquellos que tienen que ver con el manejo de los
recursos naturales y tecnológicos para una óptima
productividad, sin deterioro y destrucción de nuestro
entorno.
En las nueve prácticas descritas en el presente documento, están planeadas con la finalidad de apoyar y complementar el avance teórico del curso, abordando los tres componentes abióticos: agua, suelo y aire.
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Justificación El componente práctico de Química Ambiental
(Evaluación y Control de la Contaminación), apoya el
proceso de aprendizaje del estudiante, del cual se
espera que desarrolle las competencias y
habilidades mínimas requeridas para la aprobación
del curso. El estudiante estará en la capacidad de
investigar, analizar, proponer, indagar y dar posibles
soluciones a problemas prácticos presentados en el
desarrollo del componente práctico del curso.
Química Ambiental al ser una ciencia teórico-
experimental, requiere como complemento, el
desarrollo de prácticas de laboratorio, que
garanticen el cumplimiento de los objetivos del
curso, siendo evaluados con la presentación de
informes de laboratorio los cuales serán
responsabilidad y trabajo autónomo del estudiante,
junto con la preparación de cada una de las
prácticas, a partir de la realización de preinfomes de
laboratorio, según la rúbrica presentada.
Intencionalidades
formativas
Propósitos
Lograr en el estudiante el desarrollo de un
pensamiento crítico y científico ante los resultados
ontenidos en el laboratorio.
Generar una relación de lo teórico y práctico
del curso, coherente con en el proceso de
aprendizaje del estudiante.
Apropiación de las tempaticas y conceptos
básicos requeridos para el desarrollo de las
prácticas propuestas.
Lograr en el estudiante la capacidad de
comprender y dar soluciones a hipótesis y/o
problemas generados en el desarrollo de las
prácticas asociados a casos de la vida real.
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Objetivos
Comprender cada uno de los procesos
presentes en las prácticas, para dar respuesta a los
resultados y sus análisis.
Desarrollar competencias de interpreración,
argumentación y proposición antes, durante y
después del desarrollo de la práctica, evidenciando
su resultado con la elaboración de preinformes e
informes, según el desempeño en el laboratorio.
Ampliar la destreza de manejo de datos y
análisis de los mismos, coherentes con el avance
teórico del curso.
Evaluar el desempeño y la evolución
académica en el proceso de aprendizaje de cada
estudiante.
Metas
Desarrollar líneas de temáticas pedagógicas
que den respuesta a los objetivos planteados en el
curso en lo teórico y lo práctico.
Aumentar las habilidades del estudiante para
el desarrollo de cada etapa requerida para la puesta
en marcha de las prácticas planteadas.
Desarrollar prácticas enfocadas en los tres
componentes abióticos, permitiendo al estudiante
identificar la importancia práctica que tiene la
Química Ambiental en los procesos de la naturaleza.
Establecer la relación que tiene la Química
Ambiental en el desarrollo profesional y práctico de
diferentes disciplinas.
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Competencias
En el proceso de aprendizaje, el estudiante
desarrolla el método científico e investigativo,
apoyándose en recursos electrónicos y físicos,
enriqueciendo los fundamentos y conceptos básicos
para el desarrollo práctico, aumentando su
capacidad para interpretar, argumentar y proponer
antes, durante y después del desarrollo de las
prácticas plantadas, aplicando el conocimiento en la
solución de problemas presentes dentro y fuera del
campo académico.
Denominación de
practicas
Práctica No. 01: Recolección de muestras de agua y
suelo en zonas contaminadas.
Practica No. 02: Evaluación y estudio fisicoquímico
de agua.
Practica No. 03: Evaluación y estudio fisicoquímico
de suelo.
Práctica No. 04. Análisis estadístico del reporte
meteorológico de una estación desconocida.
Práctica No. 05: Evaluación de la concentración de
CO2 en un espacio cerrado.
Práctica No. 06: Estudio y determinación de emisión
de gases por uso de combustibles fósiles.
Práctica No. 07: Simulación del efecto de lluvia ácida
y smog fotoquímico en fuentes naturales y no
naturales.
Práctica No. 08: Estudio de los parámetros
cromatográficos a ser aplicados en muestras
ambientales.
Práctica No. 09: Determinación de fósforo en
muestras de suelo por el método de Bray II.
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Número de horas 18
Porcentaje 28%
Curso Evaluado por
proyecto
SI NO X _
Seguridad industrial Guantes de nitrilo, tapa bocas, bata manga larga, gafas de seguridad traslucidas, zapato cerrado, plano y redondo.
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6. DESCRIPCIÓN DE LAS PRÁCTICAS
PRACTICA No. 01 – Recolección de muestras de agua y suelo en zonas
urbanas contaminadas
Tipo de practica
Presencial X Autodirigida Remota
Otra ¿Cuál
.
Porcentaje de evaluación 4% (20 puntos)
Horas de la practica 1.5
Temáticas de la práctica Toma de muestras de agua y suelo de zonas
contaminadas
Intencionalidades formativas
Propósito
Seleccionar un sector contaminado cerca al
lugar donde habita para la recolección y posterior
análisis de muestras.
Identificar la importancia del adecuado
porcedimeinto al momento de la recolección de
muestras.
Objetivo
Aplicar adecuadamente los métodos de
recolección de muestras, garantizando un adecuado
resultado en los análisis posteriores.
Meta
Identificar una zona contaminada de la cual
sea posible realizar la recolección de muestras de
suelo y agua.
Competencias
Reconocer el tipo de muestreo que podría
aplicarse en la zona seleccionada.
Recolectar el número de muestras suficientes,
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que permitan la aplicación de las diferentes
prácticas.
Fundamentación Teórica
El proceso de toma de muestras es indispensable para el desarrollo del análisis físico y
químico, el cual dependerá de factores tales como la existencia de datos preliminares que
indiquen la presencia de un problema específico, la presencia de fuentes emisoras, o
ausencia absoluta de datos que ameriten un muestreo exploratorio.
Es necesario tener en cuenta cuál es nivel de profundidad que se quiere en el estudio
fisicoquímico, desde allí se pueden definir tres tipos de muestreo:
1. Muestreo aleatorio simple: se basa en técnicas estadísticas elementales, en el que
las muestras son tomadas al azar sin considerar criterios temporales ni de
localización o espacio, como se muestra en la sección A de la Figura 1.
2. Muestreo sistemático: es utilizado para garantizar una completa cobertura de © en
un determinado tiempo. Generalmente se comienza a muestrear en un punto
seleccionado al azar y se continúa con muestreos en sub-areas contiguas definidas
en base a un patrón de muestreo a intervalos fijos. Los intervalos pueden ser
espaciales o temporales. Por ejemplo se puede elegir un patrón temporal (15, 30, 45,
60 días, etc.), o un patrón espacial, es decir muestrear cada 50 metros a lo largo del
río. También, es aceptable utilizar una combinación de patrones temporales y
espaciales, vale decir, muestrear cada 50 metros a lo largo del rio y repetir el
muestreo cada 15 días. Por lo tanto, en el muestreo sistemático no se tiene ningún
juicio previo sobre el impacto que se genera en la zona a ser muestreada, como se
observa en la sección B de la Figura 1.
3. Muestreo dirigido: este muestreo se caracteriza por basarse en la experiencia y el
juicio de los encargados del estudio, es decir el personal encargado de tomar el
muestreo, tiene la oportunidad de observar con anterioridad la zona que será
muestreada, o se cuentan con estudios y reportes anteriores sobre la zona, lo que
permitirá recolectar las muestras en sitios ya preestablecidos, como se muestra en la
sección C de la Figura 1.
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Figura 1. A) Muestreo aleatorio simple, B) Muestreo sistemático y C) Muestreo dirigido.
Fuente: Mejía y Jerez (2013).
En todos los tipos de muestreo se pueden obtener dos tipos de muestras:
1. Muestra simple: entrega información de un punto y momento específico, es decir
cuando se analiza por separado las diferentes muestras recolectadas.
2. Muestra compuesta: se obtiene mezcla de las muestras obtenidas en diferentes
puntos, momentos o frecuencias, es decir, cuando se ha realizado la recolección de
muestras en diferentes puntos de la zona a estudiar éstas son mezcladas al azar.
En el caso de muestras de agua a parte de los anteriores tipos de muestras se presentan:
1. Muestras en continuo: se obtiene principalmente de procesos industriales en los
cuales se requiere monitorear de forma permanente la procedencia de analitos
específicos.
2. Muestras integradas: se realizan en fuentes de agua con un sistema de bombeo
continuo, realizando la toma de muestras cada cierto intervalo de tiempo y se mezcla en
un solo envase.
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Descripción de la practica
El muestreo lo realizará cada estudiante en una zona afectada por algún tipo de
contaminación, del lugar en el que vive.
En el momento de realizar el muestreo es indispensable evitar la manipulación de las
muestras, es un aspecto relevante que debe prevenirse en cualquier protocolo de
muestreo. Siempre existen riesgos potenciales de alteración, los cuales deben ser
reducidos a un mínimo consistente con el tipo de análisis que se requiere. El uso de
guantes por parte de los operadores debe considerarse una regla a seguir en cualquier
muestreo de plaguicidas. Posibles fuentes de contaminación incluyen, por ejemplo,
aquellas relacionadas con la manipulación de la muestra, como la alteración con
sedimento, compuestos tales como grasas o sedimentos que flotan en la superficie, y
contacto con agentes externos a través de las manos de la persona que colecta las
muestras. El uso de bloqueadores solares o repelentes orgánicos de insectos son
algunos posibles agentes que pudieran alterar la muestra.
Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)
Material
Termómetro calibrado con escala de 10 – 110 °C.
Hielo, bolsas con hielo o bolsas refrigerantes.
Envases de polietileno y vidrio limpios con tapa o tapón hermético, y capacidad
mínima de 100 y 2000 mL. El estudiante deberá llevar a la práctica los envases.
Bolsas de cierre hermético con capacidad de 5 Kg.
Un barreno, muestreador cilíndrico o pala.
Algodón.
Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el desarrollo de la
práctica
No aplica.
Seguridad Industrial
Guantes de nitrilo, bata manga larga, botas de caucho si la ubicación de la toma de
muestra lo requiere, gafas de seguridad traslúcidas, tapa bocas.
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Metodología
El primer paso para el desarrollo del proceso de muestreo es seleccionar el tipo de muestreo y el tipo de muestra para aplicar encada matriz (suelo o agua)
PARTE I Toma de muestra de suelo
1. El muestreo requiere dividir el lugar a muestrear en sectores homogéneos y colectar las muestras en cada uno de esos sectores por separado. Se recomienda que las muestras sean colectadas siguiendo un método sistemático, como por ejemplo es el de transepto fijo (Figura 2). Esto implica trazar una o más líneas sobre el área de muestreo. Las muestras son colectadas a intervalos regulares sobre las líneas del transepto e incluso pueden ser geo-referenciadas (por medio de un GPS o consultando previamente latitud y longitud del punto los puntos de muestreo). Este método permite además definir los gradientes de contaminación existentes en un área determinada.
Figura 2. Esquema de transepto fijo.
Fuente: . Mejía y Jerez (2013).
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2. En un muestreo típico de suelos, por lo general se analizan muestras compuestas. Esta técnica puede resultar útil pero debe ser implementada con cuidado. Esto se debe a la alta heterogeneidad de la distribución de los contaminantes en el suelo.
3. El muestreo se realiza insertando el barreno o la pala a la profundidad deseada, por ejemplo de 10 a 50 cm, en un área de 1m2 por muestra o sub-muestra.
4. Luego de obtener la muestra ésta se introduce en bolsas de cierre hermético con el cuidado de no alterarla. Evite muestrear materiales existentes en la superficie del suelo tales como, material vegetal o materia orgánica. En el caso de una “muestra compuesta”, la regla general es que a mayor número de sub-muestras mayor será la calidad y representatividad de la muestra que se enviara al laboratorio. Un mapa del área y un plan escrito del protocolo de muestreo ayudarán en la interpretación de los análisis de laboratorio y sera esencial para el desarrollo de estudios posteriores.
5. Se debe poner la muestra en la hielera con hielo picado. Y transportada al lugar de análisis.
PARTE II
Toma de muestra de agua 1. En lo posible, es aconsejable colectar la muestra directamente en el envase que se
trasladara al laboratorio. Antes del muestreo debe adherirse una etiqueta en el tercio superior de la botella usando un lápiz marcador permanente. Incluya el nombre del colector (persona que realiza el muestreo), fecha, hora, sitio de colección y temperatura. Se recomienda hacer este procedimiento antes del viaje al sitio del muestreo (menos la temperatura que se registra en campo), ya que en la mayoría de las veces las muestras deben ser colectadas rápidamente y trasladadas al laboratorio en forma inmediata. Por lo general, esto no permite completar los detalles a registrar entre sucesivos muestreos.
2. Seleccione un sector representativo del cuerpo de agua, en el caso de un río, de preferencia, tome la muestra en un punto medio de la corriente principal y donde la velocidad sea máxima. Evite muestrear en sectores muy bajos, en orillas o agua detenida.
3. Utilizando guantes de látex, lave la botella varias veces usando la misma agua que
se va a muestrear. Luego introduzca la botella tapada a una profundidad intermedia entre la superficie y el fondo del lecho. Mantenga la boca del envase en contra de la corriente y sus manos alejadas del flujo, a objeto de evitar alteración de la muestra.
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Una vez alcanzada la profundidad requerida saque la tapa y permita que la botella se llene completamente con agua, mantenga la botella sumergida durante 30 segundos y tape nuevamente (Figura 3). Evite golpear la botella con el fondo o con elementos del lecho del río que puedan remover sedimento y alterar el muestreo. Para aumentar la certeza y representatividad del muestreo, las muestras pueden ser compuestas, es decir en el lugar elegido se toman tres o cuatro sub- muestras a lo ancho del cauce y a la misma profundidad, mezclándose posteriormente para originar una muestra final para el análisis de laboratorio.
Figura 3. Muestreo manual en cuerpos de agua.
Fuente: Mejía y Jerez (2013)
4. En cuerpos de agua estáticos tales como lagos y lagunas, es necesario tomar muestras a distintas profundidades. Esto se debe a que en estos casos se produce un fenómeno denominado “17urno ver” , definido como el intercambio vertical del agua ubicada a distintas profundidades, producto de un cambio en la densidad del agua como respuesta a los cambios de temperatura. Debido a que existen sectores en que puede ocurrir un movimiento del agua durante el muestreo, se recomienda utilizar muestreadores en serie, de forma tal que se extraigan las muestras a diferente profundidad, pero simultáneamente. Esto asegura la compatibilidad de las muestras y su posterior comparación y análisis.
5. Debido a que los análisis de las muestras se realizan lejos del sitio de recolección, es recomendable seguir ciertos protocolos para evitar alteraciones de ellas durante su transporte. Se recomienda, en primer lugar, sellar bien la tapa de la botella de manera de evitar derrames accidentales. Luego la botella se introduce en la hielera con hielo (4-5°C) para ser inmediatamente transportadas al laboratorio. El análisis debe ser idealmente realizado dentro de las primeras 24 horas después del muestreo.
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Es aconsejable introducir el envase que contiene la muestra en una bolsa plástica para evitar derrames, en caso del rompimiento accidental o de un derrame desde su tapa. Evite fumar durante el muestreo, durante su manipulación y en su transporte al laboratorio. Deben considerarse precauciones especiales, tales como el uso de bolsas de plástico con espacios de aire, o de otro material resistente a golpes, cuando se requiera enviar las muestras a laboratorios ubicados en otra ciudad o región del país. Si bien es cierto que se recomienda realizar el estudio 24 h después de la recolección, en caso de no ser posible las muestras deberán estar congeladas hasta el momento del estudio fisicoquímico.
Sistema de Evaluación
El tutor asignado al componente práctico, evaluará el laboratorio de acuerdo a los
aspectos de la rúbrica de evaluación. La valoración de la práctica se dará en términos de
una nota de 0.0 a 5.0.
Informe o productos a entregar
PREINFORME
Los pre-informes se realizan antes del desarrollo de la práctica de laboratorio, éste debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre del estudiante, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
teórico, nombre y correo del tutor teórico o de campus.
Fecha de realización y CEAD de realización de la práctica.
Objetivos: general y específicos.
Conceptos teóricos.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo,
cálculos.
Fichas de seguridad de los reactivos que se van a emplear en su desarrollo.
Bibliografía.
INFORME DE LABORATORIO
Los informes se realizan después de finalizar la práctica de laboratorio, y su elaboración
será en los grupos colaborativos que se establezcan en el laboratorio. El informe debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
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Nombre de los estudiantes, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
en campus, nombre y correo electrónico del tutor de campus.
Fecha de entrega del informe.
Resumen de lo desarrollado en la práctica.
Objetivos: general y específicos.
Marco teórico.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo.
Resultados en tablas y cálculos.
Análisis de resultados.
Cuestionario.
Conclusiones.
Bibliografía.
Rúbrica de evaluación
Ítem evaluado Valoración
baja
Valoración
media Valoración alta
Puntaje
máximo
1. Objetivos
No presenta
objetivos
(0.0)
Presenta
algunos
objetivos
(0.25)
Presenta todos
los objetivos
(0.5)
(0.5)
2. Marco teórico
No presenta
marco teórico
(0.0)
Presenta
incompleto el
marco teórico
(0.6)
Presenta marco
teórico
coherente a la
práctica
(0.9)
(0.9)
3. Parte
Experimental
No presenta
parte
experimental
(0.0)
Presenta parte
experimental
incompleta
(0.6)
Presenta
procedimiento
completo
(0.9)
(0.9)
4. Resultados y
cálculos
No presenta
resultados ni
cálculos
(0.0)
Presenta
incompletos los
resultados y
cálculos
(0.6)
Presenta
resultados y
cálculos
completos
(0.9)
(0.9)
5. Conclusiones
No presenta
conclusiones
(0.0)
Presenta
conclusiones
incompletas
(0.25)
Presenta
conclusiones
completas y
(0.5)
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coherentes
(0.5)
6. Bibliografía
No presenta
parte
bibliografía
(0.0)
Presenta
bibliografías
incompletas
(0.3)
Presenta
bibliografías
completas y
ordenadas
(0.7)
(0.7)
7. Presentación
Presenta el
documento
desordenado,
con mala
ortografía y
redacción
(0.0)
Presenta el
documento
desordenado
(0.3)
Presenta el
documento
ordenado, con
buena
redacción y
ortografía
(0.6)
(0.6)
TOTAL (5.0)
Retroalimentación
El tutor asignado al componente práctico, hará la correspondiente retroalimentación 15
días luego de realizada la práctica y/o en el siguiente encuentro de laboratorio.
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PRACTICA No. 02 – Evaluación y estudio fisicoquímico de agua
Tipo de practica
Presencial X Autodirigida Remota
Otra ¿Cuál
Porcentaje de evaluación 4% (20 puntos)
Horas de la practica 3
Temáticas de la práctica Acidez, iones cloruro y dureza
Intencionalidades formativas
Propósito
Realizar un estudio preliminar sobre los
niveles de contaminación en una muestra de agua
recolectada.
Objetivo
Analizar las caracterìsticas fìsicas y quìmicas
de una muestra de agua recolectada
Meta
Identificar las caracterìsticas químicas
preliminares de una muestra de agua recolectada
Indicar las caracaterísticas físcas de una
muestra de agua recolectada.
Competencias
Relaciona los resultados obtenidos en el
estudio preliminar con las características de la zona
donde se recolectó la muestra.
Concluye sobre los resultados obtenidos y el
nivel de contaminación de la muestra recolectada
Fundamentación Teórica
Son varios los principios que se pueden analizar sobre una muestra de agua, cada uno
permite analizar el estado de contaminación en el que se encuentra la muestra y su
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fuente hídrica, por lo cual es indispensable consultar la relación de los parámetros a
determinar antes de realizar un análisis preliminar. Algunas de las características
químicas o parámetros a determinar dentro del análisis son:
La alcalinidad del agua es una medida de su capacidad para neutralizar los ácidos. Se
debe principalmente a las sales de ácidos débiles, aunque las bases débiles o fuertes
también pueden contribuir. La alcalinidad es generalmente impartida por los iones
bicarbonato, carbonato e hidróxido. Se mide volumétricamente por titulación con 0,02
N de ácido sulfúrico (H2SO4) y se expresa en términos de equivalentes de carbonato
de calcio (CaCO3). Para las muestras cuyo pH inicial está por encima de 8.3, la
valoración se lleva a cabo en dos pasos: en el primer paso, la valoración se lleva a
cabo hasta que el pH descienda a 8.2, punto en el cual el indicador de fenolftaleína
cambia de rosa a incoloro. Este valor corresponde al punto para la conversión de
carbonato a bicarbonato. La segunda fase de valoración se lleva a cabo hasta que el
pH descienda a 4.5, lo que corresponde con el punto final del naranja de metilo y con
la conversión de bicarbonato a ácido carbónico (H2CO3).
Para determinar la presencia de cloruros se valora con una solución de nitrato de plata
(AgNO3), donde los cloruros se precipitan en forma de un sólido blanco que es el
cloruro de plata blanco (AgCl). El cromato de potasio (K2CrO4) se utiliza como
indicador al suministrar iones cromato. A medida que la concentración de iones cloruro
disminuye, los iones de plata presentes aumenta hasta un nivel en el que se forma
precipitado de color marrón rojizo de cromato de plata (Ag2CrO4) que indica el punto
final.
La dureza es una característica medible de la capacidad del agua para precipitar
jabón. El jabón se precipita principalmente por el calcio y los iones de magnesio
comúnmente presentes en el agua, pero también puede ser precipitados por iones de
otros metales polivalentes, tales como aluminio (Al), hierro (Fe), manganeso (Mn),
estroncio (Sr) y zinc (Zn), y por iones de hidrógeno. Debido a que todos, menos los
dos primeros están generalmente presente en concentraciones insignificantes en las
aguas naturales, la dureza se define como una representación de la concentración
total de sólido el calcio y los iones de magnesio expresadas como carbonato de calcio
(CaCO3). Para determinar la dureza se utiliza un agente acomplejante denominado
ácido acético-tetra etilamida y sus sales de sodio (EDTA); para la valoración se
adiciona como indicador negro de eriocromo T (C20H12N3NaO7S), el cual, al
adicionarse a soluciones acuosas con presencia de iones calcio y magnesio a un pH
de 10, forma una tonalidad roja, cuando la solución es titulada con EDTA al
acomplejarse los iones metálicos divalentes, la solución cambia de rojo a azul como
punto final, expresado como carbonato de calcio (CaCO3).
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Descripción de la practica
Para el desarrollo de la práctica es necesario contar con la muestra tomada en la práctica
No. 1, a condiciones ambientales.
Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)
PARTE I
Descripción física de la muestra de agua
Material
Bureta de 50 mL.
Agitador de vidrio.
PARTE II
Determinación de alcalinidad
Material Reactivos
Bureta. ● Agua destilada libre de dióxido de carbono.
Matraz Erlenmeyer. ● Fenolftaleína (indicador)
Pipeta. ● Naranja de metilo (indicador)
Goteros. ● Tiosulfato de sodio (Na2S2O3) 0,1 N.
● Ácido sulfúrico (H2SO4) 0,02 N.
PARTE III
Determinación de cloruros
Material Reactivos
Bureta. ● Agua destilada o desionizada.
Matraz Erlenmeyer. ● Nitrato de Palara (AgNO3) 0.0141 N.
Pipeta. ● Indicador de cromato de potasio (K2CrO4)
Probeta. ● Ácido o base para ajustar el pH.
pHmetro o Cintas indicadores de pH.
PARTE IV
Determinación de dureza
Material Reactivos
Bureta. ● Solución estándar de EDTA 0.01M.
Matraz Erlenmeyer. ● Solución de negro de eriocromo T.
Pipeta. ● Solución buffer amoniacal.
Frasco lavador.
Cintas indicadores de pH.
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Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el desarrollo de
la práctica
No aplica.
Seguridad Industrial
Guantes de nitrilo, bata manga larga y gafas de seguridad traslúcidas.
Metodología
PARTE I
Descripción física de la muestra de agua
1. Tome una alícuota de la muestra (50 mL) en una probeta de vidrio previamente
lavada.
2. Describa el color y olor de la muestra.
3. Con un agitador de vidrio, mezcle vigorosamente la muestra en la probeta, permita
que la muestra quede quieta por 30 minuto, observe la muestra y describa si se
generaron separaciones de sólidos o diferentes fases en el líquido.
PARTE II
Determinación de alcalinidad
1. Pipetee 50 mL de la muestra en un matraz Erlenmeyer limpio (V).
2. Añadir una gota de solución de Tiosulfato de sodio (Na2S2O3), si el cloro residual está presente.
3. Añadir dos gotas de indicador de fenolftaleína; si el pH es superior a 8.3, el color de la solución se vuelve color rosa.
4. Titular con ácido sulfúrico (en la bureta), hasta que el color desaparezca. Anotar el volumen gastado(V1).
5. A continuación, agregue dos gotas de indicador naranja de metilo (el color se vuelve amarillo).
6. Una vez más se valora contra el ácido, hasta que el indicador vire de amarillo-naranja a rojo. Anote el volumen total (V2).
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7. Con la información obtenida diligencie la siguiente tabla:
Tabla 1. Recolección de datos para la determinación de alcalinidad.
Descripción de
la muestra
Nº
Ensayo
Volumen de ácido utilizado,
V1 (Indicador de
fenolftaleína)
Volumen de ácido utilizado,
V2 (Indicador de naranja de
metilo)
1. A partir de los datos consignados, realice los cálculos usando las siguientes ecuaciones:
Donde P corresponde a la alcalinidad determinada con fenolftaleína expresada como
mg/mL de CaCO3; y T, corresponde a la alcalinidad total expresada como mg/mL de
CaCO3.
2. Con base en los cálculos realizados determine:
Tabla 2. Relación entre alcalinidad y iones de CaCO3.
Resultado de
la titulación
Alcalinidad debida a
iones hidroxilo como
CaCO3
Alcalinidad debida a
iones carbonato como
CaCO3
Alcalinidad debida a
iones bicarbonato
como CaCO3
P = 0 0 0 T
P < ½ T 0 2P T – 2P
P = ½ T 0 2P 0
P > ½ T 2P – T 2(T – P) 0
P = T T 0 0
10. Por último, consigne los resultados de la práctica diligenciado la siguiente tabla:
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Tabla 3. Recolección final de datos de alcalinidad.
Descripción
de la
muestra
Alcalinidad
debida a iones
hidroxilo como
CaCO3 (mg/mL)
Alcalinidad
debida a
iones
carbonato
como CaCO3
(mg/mL)
Alcalinidad
debida a
iones
bicarbonato
como
CaCO3
(mg/mL)
Alcalinidad
debida a
iones
carbonato
e hidroxilo
como
CaCO3
(mg/mL)
Alcalinidad
debida a
iones
carbonato y
bicarbonato
como
CaCO3
(mg/mL)
PARTE III
Determinación de cloruros por el método Mohr
1. Tome 50 mL de la muestra (V) y complete a 100 mL con agua destilada o
desionizada.
2. Si la muestra es de color adicionar 3 mL de hidróxido de aluminio (Al(OH)3), agítese
bien; dejar reposar, filtrar, lavar y recoger filtrado.
3. La muestra debe estar a pH 7-8, de no estarlo, ajustar por adición de ácido o álcali
como se requiera.
4. Adicionar 1 mL de indicador (solución de cromato de potasio K2CrO4)
5. Llene la bureta con solución de nitrato de plata (AgNO3), titule la muestra preparada
hasta la aparición de un precipitado marrón. Registre el volumen gastado como (V1).
6. Repita el procedimiento por triplicado para cada muestra recolectada.
7. Repita el procedimiento con 100 mL de agua destilada o desionizada para el blanco
(V2)
8. Registre los datos en la Tabla 4.
Para el cálculo de mg/L de cloruros en la muestra, aplique la siguiente ecuación para
cada punto medido:
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Donde V1 hace referencia al volumen gastado de nitrato de plata (AgNO3) en la titulación
de la muestra, V2 es el volumen gastado de nitrato de plata (AgNO3) en la titulación del
blanco y V es el volumen de la alícuota tomada de la muestra; y N son los valores de la
concentración.
Tabla 4. Recolección datos en la determinación de cloruros.
PARTE IV
Determinación de Dureza
1. Tome 25 mL de la muestra (V) y llévela a un Beaker, complete 50 mL con agua
destilada.
2. Adicione 1 mL de solución buffer.
3. Adicione 2 gotas de la solución indicadora, la muestra preparada tomará un color
rojo.
4. Llene la bureta con la solución estandarizada de EDTA y titule hasta el punto final
(cambio de rojo a azul) a condiciones normales.
5. Anote el volumen de EDTA adicionado para cada muestra (V1)
6. Realice el experimento para cada muestra por triplicado.
Muestras de agua contra AgNO3 0.0141 N y K2CrO4 como indicador
Nº de muestra Réplica Volumen de la
muestra (mL)
Volumen de
AgNO3 (mL)
mg/L de
cloruros
1
1
2
3
2
1
2
3
3
1
2
3
Blanco (H2OD-D)
1
2
3
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7. Registre los resultados en la siguiente tabla:
Tabla 5. Recolección datos determinación de dureza.
Nº Muestra Réplica Volumen de
muestra (mL)
Volumen de
EDTA (mL)
1
1
2
3
2
1
2
3
3
1
2
3
Para el cálculo de la dureza en cada réplica y muestra, se debe aplicar la siguiente
ecuación; donde S= mg de CaCO3 equivalentes a: 1 mL de EDTA titulado = 1 mg.
Cuestionario adicional:
1. ¿Cuál es la principal forma de alcalinidad?. ¿A qué se debe?
2. ¿Cuál es el exceso de alcalinidad?. ¿Cómo se expresa?
3. ¿Por qué se utiliza H2SO4 0.02 N para la titulación?
4. El agua donde las algas crecen es alcalino?, ¿Por qué? ¿Existe variación diurna del
pH?
5. ¿Por qué existen cambios de pH con la aireación del agua?
6. Para una coagulación eficiente del agua, esta debe ser alcalina. ¿Por qué?
7. ¿Por qué es necesario utilizar en la práctica agua destilada libre de CO2?
Sistema de Evaluación
El tutor asignado al componente práctico, evaluará el laboratorio de acuerdo a los
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aspectos de la rúbrica de evaluación. La valoración de la práctica se dará en términos de
una nota de 0.0 a 5.0.
Informe o productos a entregar
PREINFORME
Los pre-informes se realizan antes del desarrollo de la práctica de laboratorio, éste debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre del estudiante, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
teórico, nombre y correo del tutor teórico o de campus.
Fecha de realización y CEAD de realización de la práctica.
Objetivos: general y específicos.
Conceptos teóricos.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo,
cálculos.
Fichas de seguridad de los reactivos que se van a emplear en su desarrollo.
Bibliografía.
INFORME DE LABORATORIO
Los informes se realizan después de finalizar la práctica de laboratorio, y su elaboración
será en los grupos colaborativos que se establezcan en el laboratorio. El informe debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre de los estudiantes, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
en campus, nombre y correo electrónico del tutor de campus.
Fecha de entrega del informe.
Resumen de lo desarrollado en la práctica.
Objetivos: general y específicos.
Marco teórico.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo.
Resultados en tablas y cálculos.
Análisis de resultados.
Cuestionario.
Conclusiones.
Bibliografía.
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Rúbrica de evaluación
Ítem evaluado Valoración
baja
Valoración
media Valoración alta
Puntaje
máximo
1. Objetivos
No presenta
objetivos
(0.0)
Presenta
algunos
objetivos
(0.25)
Presenta todos
los objetivos
(0.5)
(0.5)
2. Marco
teórico
No presenta
marco teórico
(0.0)
Presenta
incompleto el
marco teórico
(0.6)
Presenta marco
teórico
coherente a la
práctica
(0.9)
(0.9)
3. Parte
Experimental
No presenta
parte
experimental
(0.0)
Presenta parte
experimental
incompleta
(0.6)
Presenta
procedimiento
completo
(0.9)
(0.9)
4. Resultados y
cálculos
No presenta
resultados ni
cálculos
(0.0)
Presenta
incompletos los
resultados y
cálculos
(0.6)
Presenta
resultados y
cálculos
completos
(0.9)
(0.9)
5. Conclusiones
No presenta
conclusiones
(0.0)
Presenta
conclusiones
incompletas
(0.25)
Presenta
conclusiones
completas y
coherentes
(0.5)
(0.5)
6. Bibliografía
No presenta
parte
bibliografía
(0.0)
Presenta
bibliografías
incompletas
(0.3)
Presenta
bibliografías
completas y
ordenadas
(0.7)
(0.7)
7. Presentación
Presenta el
documento
desordenado,
con mala
ortografía y
Presenta el
documento
desordenado
(0.3)
Presenta el
documento
ordenado, con
buena
redacción y
(0.6)
31
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redacción
(0.0)
ortografía
(0.6)
TOTAL (5.0)
Retroalimentación
El tutor asignado al componente práctico, hará la correspondiente retroalimentación 15
días luego de realizada la práctica y/o en el siguiente encuentro de laboratorio.
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PRACTICA No. 03 – Evaluación y estudio fisicoquímico de suelo
Tipo de practica
Presencial X Autodirigida Remota
Porcentaje de evaluación 4% (20 puntos)
Horas de la practica 3
Temáticas de la práctica Textura, humedad, pH, y conductividad
Intencionalidades formativas Propósito
Realizar un estudio preliminar sobre los
niveles de contaminación en una muestra de suelo
recolectada.
Objetivo
Analizar las características físicas y químicas
de una muestra de suelo recolectada
Meta
Identificar las caracterìsticas químicas
preliminares de una muestra de suelo recolectada
Indicar las caracaterísticas físcas de una
muestra de suelo recolectada.
Competencias
Relaciona los resultados obtenidos en el
estudio preliminar con las características de la zona
en la que se recolectó la muestra.
Concluye sobre los resultados obtenidos y el
nivel de contaminación de la muestra recolectada.
Fundamentación Teórica
El suelo es una matriz que se considera complejo, debido a la presencia de diversos
minerales y materia orgánica que permite estratificar el suelo de acuerdo a texturas
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diferentes (tamaño de partícula) y los nutrientes que se filtran desde las plantas hacia el
suelo, presentándose en elementos primarios y secundarios, dándoles condiciones de
acidez o basicidad, algunas de las propiedades a determinar de manera preliminar serán:
Textura: es el conjunto partículas que permiten determinar si el suelo es limoso
arcilloso o arenoso (estudiar textura del suelo en el módulo del curso teniendo
presente el diagrama triangular).
Humedad: influye en muchas propiedades físicas del suelo, tales como la densidad
aparente, espacio poroso, compactación, penetrabilidad, succión total del suelo,
entre otros. Esta propiedad es muy dinámica y depende del entorno en donde se
encuentre el suelo a estudiar, entendiéndose como la masa de agua contenida por
unidad de masa de sólidos en el suelo y suele reportarse como porcentaje, con
respecto a la muestra inicial.
Sólidos totales: está relacionado con la totalidad de minerales presentes en la
muestra, es una forma de descartar la materia orgánica que pueda contener el suelo
estudiado, debido a que la muestra se somete a calcinación a temperaturas
cercanas a los 550 ºC.
pH: al determinar el pH del suelo es posible relacionarlo con la adecuada estabilidad
del suelo o su posible contaminación, ya que a pH por debajo de 5.5 causado por
diferentes fuentes, los elementos secundarios se solubilizan y a pH superiores a 8.0
puede presentar deficiencia de éstos. Se estima que los cambios drásticos afectan la
productividad del suelo.
Determinación de elementos primarios como nitrógeno, fósforo y potasio: estos iones
en particular, están relacionados al adecuado estado del suelo, la carencia de ellos
es causa de un exposición a una excesiva producción o a fuentes contaminantes.
Descripción de la practica
Para el desarrollo de la práctica se requiere que las muestras de suelo se encuentren en
condiciones ambientales.
Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)
PARTE I
Estudio textural
Materiales
Probeta de 1000 ó 2000 mL o recipiente plástico de volumen conocido (botella de
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gaseosa esterilizada.)
Reactivos:
Agua destilada
Muestra de suelo
PARTE II
Determinación de la humedad
Materiales: Reactivos
Estufa de secado ● Muestra de suelo.
Capsulas de porcelana previamente taradas
Balanza
Desecador.
PARTE III
Deteminación de pH
Muestra: Reactivos
Vaso de precipitado ● Soluciones buffer pH 7 y 10
Potenciómetro o cinta indicadora universal ● Muestra de suelo
Frasco lavador ● Agua destilada
PARTE IV
Determinación de Conductividad
Materiales: Reactivos
Vaso de precipitado ● Muestra
Conductímetro ● Agua destilada
Balanza
Papel de aluminio
Refrigerador
Software a utilizar en la practica
No aplica
Metodología
PARTE I
Determinación Textural
1. De las muestras recolectadas realice una muestra combinada, de ella pese
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aproximadamente 250 g.
2. Con precaución coloque la muestra pesada dentro de la probeta o recipiente.
3. Adiciones la cantidad de agua necesaria de tal manera que la relación sea 1:2
suelo:agua.
4. Agite fuertemente por 10 minutos y permita decantar la mezcla por 30 minutos,
empezará a identificar la organización del suelo de acuerdo al tamaño de partícula.
5. Reporte sus observaciones y relaciones lo observado de acuerdo al diagrama
triangular de perfiles del suelo.
PARTE II
Determinación de Humedad
1. La muestra debe ser secada al aire al menos por 24 horas de anterioridad. Antes del
análisis deberá ser pasada por una malla de 5 mm.
2. Pesar aproximadamente 25 g de muestra y ponerlos en una cápsula de porcelana
previamente pesada.
3. Colocar la muestra en la estufa a temperatura de 100 -110 ºC durante mínimo 24h.
4. Sacar la muestra de la estufa y colocarla en un desecador hasta alcanzar
temperatura ambiente.
5. Pesar la muestra y anotar el peso del suelo seco, en la estufa.
6. Determinar el porcentaje de humedad con la siguiente fórmula:
7. Realizar la medición por triplicado.
PARTE III
Medición de pH
1. Colocar en un vaso de precipitado 15 g de suelo y 37,5 mL de agua destilada.
2. Mantener en agitación durante 5 minutos.
3. Medir el pH con potenciómetro previamente calibrado con solución buffer pH 7y 10, ó
con cinta indicadora universal.
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Tabla 6. Recolección datos determinación de pH
Muestra Replica pH
1
1
2
3
2
1
2
3
3
1
2
3
PARTE IV
Determinación de la conductividad
1. Pesar 100 g de suelo y colocarlo sobre un vaso de precipitado.
2. Adicionar agua destilada hasta observar 2 mm de agua por encima de la superficie,
con precaución de hacer espuma.
3. Tapar con papel aluminio y dejarlo reposar por 24 h en refrigeración.
4. Decantar el agua.
5. Clocar el líquido en un tubo de ensayos de 10 mL.
6. Con un conductímetro, medir la conductividad en miliSiemens (mS).
Tabla 7. Recolección datos determinación de la conductividad
Muestra Replica Conductividad
1
1
2
3
2
1
2
3
3
1
2
3
3. Relacionar los resultados obtenidos con la determinación de pH y textura de los
suelos muestreados.
4. ¿Qué problemas agrícolas tiene un suelo que es altamente salino?
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5. ¿Qué caracteristicas tendran los lixiviados de un suelo salino?
6. ¿Qué tipo de sales y metales estan presentes en un suelo salino?
7. Consultar el tipo de sales y metales presentes en un suelo alcalino
8. ¿Qué valor de conductividad debera presentar un suelo apto para la agricultura?.
Sistema de Evaluación
El tutor asignado al componente práctico, evaluará el laboratorio de acuerdo a los
aspectos de la rúbrica de evaluación. La valoración de la práctica se dará en términos de
una nota de 0.0 a 5.0.
Informe o productos a entregar
PREINFORME
Los pre-informes se realizan antes del desarrollo de la práctica de laboratorio, éste debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre del estudiante, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
teórico, nombre y correo del tutor teórico o de campus.
Fecha de realización y CEAD de realización de la práctica.
Objetivos: general y específicos.
Conceptos teóricos.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo,
cálculos.
Fichas de seguridad de los reactivos que se van a emplear en su desarrollo.
Bibliografía.
INFORME DE LABORATORIO
Los informes se realizan después de finalizar la práctica de laboratorio, y su elaboración
será en los grupos colaborativos que se establezcan en el laboratorio. El informe debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre de los estudiantes, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
en campus, nombre y correo electrónico del tutor de campus.
Fecha de entrega del informe.
Resumen de lo desarrollado en la práctica.
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Objetivos: general y específicos.
Marco teórico.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo.
Resultados en tablas y cálculos.
Análisis de resultados.
Cuestionario.
Conclusiones.
Bibliografía.
Rúbrica de evaluación
Ítem evaluado Valoración
baja
Valoración
media Valoración alta
Puntaje
máximo
1. Objetivos
No presenta
objetivos
(0.0)
Presenta
algunos
objetivos
(0.25)
Presenta todos
los objetivos
(0.5)
(0.5)
2. Marco
teórico
No presenta
marco teórico
(0.0)
Presenta
incompleto el
marco teórico
(0.6)
Presenta marco
teórico
coherente a la
práctica
(0.9)
(0.9)
3. Parte
Experimental
No presenta
parte
experimental
(0.0)
Presenta parte
experimental
incompleta
(0.6)
Presenta
procedimiento
completo
(0.9)
(0.9)
4. Resultados y
cálculos
No presenta
resultados ni
cálculos
(0.0)
Presenta
incompletos los
resultados y
cálculos
(0.6)
Presenta
resultados y
cálculos
completos
(0.9)
(0.9)
5. Conclusiones
No presenta
conclusiones
(0.0)
Presenta
conclusiones
incompletas
(0.25)
Presenta
conclusiones
completas y
coherentes
(0.5)
(0.5)
6. Bibliografía
No presenta
parte
bibliografía
Presenta
bibliografías
incompletas
Presenta
bibliografías
(0.7)
39
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(0.0) (0.3) completas y
ordenadas
(0.7)
7. Presentación
Presenta el
documento
desordenado,
con mala
ortografía y
redacción
(0.0)
Presenta el
documento
desordenado
(0.3)
Presenta el
documento
ordenado, con
buena
redacción y
ortografía
(0.6)
(0.6)
TOTAL (5.0)
Retroalimentación
El tutor asignado al componente práctico, hará la correspondiente retroalimentación 15
días luego de realizada la práctica y/o en el siguiente encuentro de laboratorio.
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PRACTICA No. 04 – Análisis estadístico del reporte meteorológico de una
estación desconocida en un rango de tiempo determinado
Tipo de practica
Presencial Autodirigida Remota X
Porcentaje de evaluación 3% (15 puntos)
Horas de la practica 1.5 hora
Temáticas de la práctica Radiación solar, dirección y velocidad del viento,
temperatura, precipitación, humedad relativa y presión barométrica.
Intencionalidades formativas
Propósito
Lograr el análisis de datos meteorológicos de
una estación desconocida, con tratamiento de datos
en una hoja de cálculo.
Objetivo
Realizar un análisis estadísico del reporte
meteorológico de una estación desconocida en un
ranfo de tiempo determinado.
Metas
Relacionar el comportamiento de la
termperatura, precipitación, humedad relativa,
radiación solar, presión barométrica y velocidad del
viento, según los reportes de una estación
meteorológica, en un rango de tiempo definido.
Realizar tratamiento de datos en una hoja de
cálculo.
Relacionar los parámetros meteorológicos
según la evolución del tiempo.
Competencias
El estudiante deberá desarrollar el uso de las
TIC para el tratamiento de datos estadísticos.
Habilidad para desarrollar cada paso descrito
en la práctica, siguiendo las orientaciones descritas
en este espacio.
Manejar un lenguaje técnico y conceptos
necesarios para llevar a cabo el desarrollo de la
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práctica.
Indagar y argumentar los procesos
desarrollados en la práctica, haciendo referencia a la
importancia de la misma en el campo académico,
laboral y social.
Fundamentación Teórica
Existen diversos parámetros micrometeorológicos y meteorológicos, de éste último, el
viento es quizás es más importante, ya que tiene la capacidad de dispersar los agentes
contaminantes y transportarlos lejos de su punto de emisión; la dirección y velocidad
están en función de los cambios de temperatura, cuyo conocimiento es esencial desde el
punto de vista de la contaminación atmosférica.
Cuando el aire se calienta, se originan gradientes de presión horizontales que conducen
un movimiento en dicha dirección, al presentarse gradientes de presión, hay formación
de gradientes de temperatura lo que hacen que la temperatura en los polos sea diferente
a la temperatura en las zonas cercanas a la línea del Ecuador. Lo mismo sucede entre la
atmósfera y la superficie del planeta, pues la variación de la temperatura entre ellos, es
causa de los movimientos a gran escala del aire. Por tal motivo, es válido afirmar que el
suelo, el sol y la atmósfera, forman un sistema dinámico de gran magnitud en los
hemisferios del planeta.
Existen también factores meteorológicos que influyen en la contaminación de la
atmósfera como la radiación solar que interviene en la formación de nitratos y del smog
en general; y la humedad que interviene en la transformación de azufre en ácido
sulfúrico.
Los parámetros micrometeorológicos son de importancia al analizar el transporte,
difusión y dispersión de los contaminantes, en su el estado termodinámico de la
atmósfera y del viento, debido a que la concentración de contaminantes depende no solo
de la cantidad lanzada de éstos a la atmósfera, sino también de la velocidad con que
ellos se dispersan. La altura que éstos alcanzan, depende de la estabilidad
termodinámica sobre un lugar determinado.
Descripción de la practica
Se realizará un análisis estadístico de parámetros meteorológicos empleando una hoja
de cálculo incorporado en un software. El estudiante seguirá paso a paso lo descrito en la
metodología. Como producto final, el estudiante deberá entregar un informe al cual
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deberá anexarle la hoja de cálculo en donde desarrolló el tratamiento estadístico.
Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)
Equipo de cómputo.
Software a utilizar en la practica
Hojas de cálculo – Excel de Open Office o Microsoft.
Metodología
Basados en el siguiente reporte meteorológico correspondiente a un periodo de solo 5
días del año (del 15 al 19 de Abril), el estudiante deberá realizar un tratamiento
estadístico según las indicaciones dadas.
Tabla 8. Reporte meteorológico 15 de Abril.
Hora
del día
Temperatura
(°C)
Precipitación
(mm)
Humedad
relativa
(%)
Radiación
solar
(W/m2)
Presión
barométrica
(mmHg)
Velocidad
del viento
(m/s)
Dirección
del viento
(Deg)
0-1 22,8 0 86,2 0 678,15 0,5 226
1-2 22,6 0 87,6 0 677,75 0,3 163
2-3 22,5 0 88,4 0 677,49 0,3 23
3-4 21,9 0 92,2 0 677,42 0,2 64
4-5 21,7 0 92,7 0 677,6 0,2 203
5-6 22 0 91,3 0 677,97 0,6 6
6-7 21,8 0 92,6 25 678,55 0,3 190
7-8 21,8 0 90,4 140 678,72 0,5 163
8-9 22 0 92 177 679,08 0,9 188
9-10 23,4 0 85 576 679,27 1,5 173
10-11 25,5 0 72,8 817 679,13 1,7 148
11-12 26,4 0 69,6 787 678,71 2 138
12-13 27,2 0 65,9 779 678,05 2,3 137
13-14 27,4 0 65,3 418 677,36 1,8 156
14-15 26,9 0 68,7 365 676,75 2,4 137
15-16 24,7 0 79,9 47 676,79 1,9 123
16-17 23.2 0 84,8 20 677,06 1,3 132
17-18 22,5 0 89,3 62 677,56 1,5 192
18-19 22,2 0 91,7 1 678,19 1,4 187
19-20 22,1 0 92,6 0 678,69 0,7 192
20-21 22,1 0 92,3 0 679,33 0,8 201
21-22 22,5 0 88,1 0 679,61 0,8 233
22-23 22,4 0 87,2 0 679,62 0,7 218
23-24 21,8 0,2 94,7 1 679,5 0,1 170
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Tabla 9. Reporte meteorológico 16 de Abril.
Hora
del día
Temperatura
(°C)
Precipitación
(mm)
Humedad
relativa
(%)
Radiación
solar
(W/m2)
Presión
barométrica
(mmHg)
Velocidad
del viento
(m/s)
Dirección
del viento
(Deg)
0-1 21,3 0 95,4 0 678,99 0,6 193
1-2 21,4 0 92,1 0 678,56 0,5 236
2-3 21,1 0 97,3 0 678,44 0,4 160
3-4 20,6 0 99,1 0 678,41 0,8 182
4-5 20,5 0 103,1 0 678,73 0,7 161
5-6 19,6 33,2 104,3 2 679,5 2,5 13
6-7 19,1 2,4 106,8 15 680,25 0,4 165
7-8 19,2 0 106,9 76 680,99 0,7 189
8-9 19,6 0,6 105,1 110 681,56 0,3 165
9-10 20,4 0,6 101,8 254 681,79 0,1 111
10-11 21,4 0 99,2 518 681,72 0,9 142
11-12 22,3 0 91,8 467 681,22 1,7 153
12-13 22,2 0 91 364 680,68 2,2 140
13-14 22,1 0 90,5 376 679,91 1,6 157
14-15 23,4 0 82,7 541 679,13 1,7 130
15-16 23,5 0 81,2 310 678,55 1,4 156
16-17 22,7 0 82 206 678,16 1,8 155
17-18 22,4 0 87,3 56 678,47 0,7 171
18-19 21,7 0 91 0 678,78 0,5 186
19-20 22 0 88,9 0 679,2 0,3 316
20-21 22,3 0 87,1 0 679,52 0,9 14
21-22 22,1 0,4 89,8 0 680,11 0,7 341
22-23 21,3 0,7 95,4 1 680,51 1 324
23-24 20,8 0,9 97,3 1 680,42 0,4 56
Tabla 10. Reporte meteorológico 17 de Abril.
Hora
del día
Temperatura
(°C)
Precipitación
(mm)
Humedad
relativa
(%)
Radiación
solar
(W/m2)
Presión
barométrica
(mmHg)
Velocidad
del viento
(m/s)
Dirección
del viento
(Deg)
0-1 20,8 0 94,1 1 679,82 1,2 348
1-2 20,8 0 91,6 0 679,2 1,7 335
2-3 20,2 0 97,3 0 678,75 0,2 135
3-4 20,1 0 98,7 0 678,74 0,1 164
4-5 19,9 0 101,6 0 678,85 0,3 126
5-6 19,9 0,2 102 0 679,03 0,2 247
6-7 20,2 0,1 98,4 16 679,66 0,2 27
7-8 20,7 0 97,8 95 680,11 1,2 0
8-9 21,6 0 92,4 203 680,31 2,1 353
9-10 23 0 81,9 472 680,51 1,9 354
10-11 24,6 0 77,7 824 680,2 0,2 277
11-12 25,9 0 69,4 840 679,74 0,9 122
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12-13 26 0 70,8 597 679,04 1,9 152
13-14 27,3 0 63,1 179 677,98 1,8 128
14-15 27,6 0 60,6 189 677,2 2,4 129
15-16 27,9 0 59,5 257 676,52 2,1 147
16-17 27,2 0 62,7 285 676,67 2,1 138
17-18 26 0 72,4 57 677,04 1,4 140
18-19 24,9 0 73,6 0 677,68 1,2 186
19-20 23,9 0 76,4 0 678,64 1,5 185
20-21 23,3 0 77,9 0 679,12 1 189
21-22 23,6 0 75,4 0 679,14 0 68
22-23 22,9 0 78,6 0 679,75 1,2 189
23-24 20 17,4 96,9 2 679,85 0,6 194
Tabla 11. Reporte meteorológico 18 de Abril.
Hora
del día
Temperatura
(°C)
Precipitación
(mm)
Humedad
relativa
(%)
Radiación
solar
(W/m2)
Presión
barométrica
(mmHg)
Velocidad
del viento
(m/s)
Dirección
del viento
(Deg)
0-1 20,7 0 101 1 679,24 0,6 20
1-2 20,6 0 102 1 678,9 0,6 32
2-3 19,9 5 101,2 1 679,02 1,2 24
3-4 19 3,4 104,6 1 679,35 0,5 303
4-5 19 0,4 104,2 1 679,41 0,6 223
5-6 19,3 0,2 101,7 2 679,64 0,8 241
6-7 19,7 0,1 102,7 44 679,87 1,8 338
7-8 20,3 0 98,1 123 680,39 2,2 330
8-9 22 0 85,9 307 680,76 1,9 352
9-10 21,7 0 96,7 414 680,73 0,8 173
10-11 23,2 0 83,8 725 680,24 1,1 168
11-12 25,7 0 65 1112 679,64 1,7 163
12-13 26,6 0 63,5 774 678,88 2 147
13-14 26 0 66,3 349 678,06 1,7 149
14-15 26,6 0 62,2 177 677,21 2,3 135
15-16 26,8 0 62,7 267 676,68 2,5 124
16-17 26,5 0 67,5 565 676,55 2,4 140
17-18 23,3 0,2 80,7 105 677,01 1,5 232
18-19 22,9 0 84,6 0 677,43 1,2 217
19-20 23,1 0 84,4 0 678,02 1,1 206
20-21 23,2 0 81,7 0 678,36 0,5 240
21-22 23,3 0 80,2 0 678,85 0,2 222
22-23 22,8 0 83,9 0 679,23 0,3 171
23-24 21,7 3,7 92,8 1 679,31 0,6 232
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Tabla 12. Reporte meteorológico 19 de Abril.
Hora
del día
Temperatura
(°C)
Precipitación
(mm)
Humedad
relativa
(%)
Radiación
solar
(W/m2)
Presión
barométrica
(mmHg)
Velocidad
del viento
(m/s)
Dirección
del viento
(Deg)
0-1 21,1 0,6 100,3 1 678,97 0,7 350
1-2 20,6 0,5 100,9 1 678,57 0,1 102
2-3 20,1 0,7 104,8 2 678,46 0,3 1
3-4 20 0 104,7 2 678,43 0,3 60
4-5 19,8 0 106,1 2 678,57 0,3 255
5-6 20 0,3 104,8 1 679,27 0,1 75
6-7 19,5 6,2 106,2 7 680,4 0,4 78
7-8 19,6 0,4 102,8 85 681,01 1,3 357
8-9 20,7 0,1 93,4 411 681,47 2,2 354
9-10 22,4 0 80,7 704 681,68 2,6 5
10-11 23,6 0 72,7 557 681,36 1,2 16
11-12 24,1 0 76 566 680,76 1,2 171
12-13 24,7 0 72,8 489 680,11 1,6 125
13-14 23,5 0 81,1 318 679,45 1,4 147
14-15 23,5 0 75,7 352 678,73 1,2 156
15-16 23,4 0 78,7 173 678,29 1,1 177
16-17 23,1 0 84,3 114 678,17 0,7 157
17-18 22,8 0 87,1 31 678,22 0,7 176
18-19 22,8 0 84 0 678,42 0,2 202
19-20 22,8 0 85,4 0 678,8 0,4 83
20-21 22,7 0 85,9 0 679,35 0,8 349
21-22 22,1 0 89,3 0 679,78 0,4 189
22-23 21,9 0 85,9 0 679,96 0,4 189
23-24 21,8 0 82,7 0 680,08 1,1 186
1. Por cada día reportado y por cada parámetro, sacar el promedio, el valor máximo y
valor mínimo.
2. Obtenga el promedio, el valor máximo y valor mínimo para el periodo estudiado.
3. Elabore una gráfica diaria por cada parámetro meteorológico.
4. Por cada día graficar por separado: radiación solar vs humedad relativa, radiación
solar vs velocidad del viento, temperatura vs radiación solar, temperatura vs velocidad
del viento.
5. Grafique cada parámetro meteorológico en el periodo estudiado, no sin antes hallar el
promedio, el valor máximo y valor mínimo.
6. Describa el comportamiento meteorológico por día y por el periodo estudiado.
7. Justifique la relación que existe con las gráficas descritas en el numeral 4, y la relación
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entre esas variables meteorológicas.
8. En qué horas del día se presentan cambios bruscos de los parámetros meteorológicos.
Justifique la respuesta.
9. Describa cuáles instrumentos son empleados para la medición de los parámetros
meteorológicos evaluados, e indique brevemente su funcionamiento.
Sistema de Evaluación
El tutor asignado al componente práctico, evaluará el laboratorio de acuerdo a los
aspectos de la rúbrica de evaluación. La valoración de la práctica se dará en términos de
una nota de 0.0 a 5.0.
Informe o productos a entregar
PREINFORME
Los pre-informes se realizan antes del desarrollo de la práctica de laboratorio, éste debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre del estudiante, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
teórico, nombre y correo del tutor teórico o de campus.
Fecha de realización y CEAD de realización de la práctica.
Objetivos: general y específicos.
Conceptos teóricos.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo,
cálculos.
Fichas de seguridad de los reactivos que se van a emplear en su desarrollo.
Bibliografía.
INFORME DE LABORATORIO
Los informes se realizan después de finalizar la práctica de laboratorio, y su elaboración
será en los grupos colaborativos que se establezcan en el laboratorio. El informe debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre de los estudiantes, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
en campus, nombre y correo electrónico del tutor de campus.
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Fecha de entrega del informe.
Resumen de lo desarrollado en la práctica.
Objetivos: general y específicos.
Marco teórico.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo.
Resultados en tablas y cálculos.
Análisis de resultados.
Cuestionario.
Conclusiones.
Bibliografía.
Rúbrica de evaluación
Ítem evaluado Valoración
baja
Valoración
media Valoración alta
Puntaje
máximo
1. Objetivos
No presenta
objetivos
(0.0)
Presenta
algunos
objetivos
(0.25)
Presenta todos
los objetivos
(0.5)
(0.5)
2. Marco
teórico
No presenta
marco teórico
(0.0)
Presenta
incompleto el
marco teórico
(0.6)
Presenta marco
teórico
coherente a la
práctica
(0.9)
(0.9)
3. Parte
Experimental
No presenta
parte
experimental
(0.0)
Presenta parte
experimental
incompleta
(0.6)
Presenta
procedimiento
completo
(0.9)
(0.9)
4. Resultados y
cálculos
No presenta
resultados ni
cálculos
(0.0)
Presenta
incompletos los
resultados y
cálculos
(0.6)
Presenta
resultados y
cálculos
completos
(0.9)
(0.9)
5. Conclusiones
No presenta
conclusiones
(0.0)
Presenta
conclusiones
incompletas
(0.25)
Presenta
conclusiones
completas y
coherentes
(0.5)
(0.5)
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6. Bibliografía
No presenta
parte
bibliografía
(0.0)
Presenta
bibliografías
incompletas
(0.3)
Presenta
bibliografías
completas y
ordenadas
(0.7)
(0.7)
7. Presentación
Presenta el
documento
desordenado,
con mala
ortografía y
redacción
(0.0)
Presenta el
documento
desordenado
(0.3)
Presenta el
documento
ordenado, con
buena
redacción y
ortografía
(0.6)
(0.6)
TOTAL (5.0)
Retroalimentación
El tutor asignado al componente práctico, hará la correspondiente retroalimentación 15
días luego de realizada la práctica y/o en el siguiente encuentro de laboratorio.
49
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PRACTICA No. 05 – Evaluación de la concentración de CO2 en un espacio
cerrado
Tipo de practica
Presencial X Autodirigida Remota
Porcentaje de evaluación 3% (15 puntos)
Horas de la practica 1.5 horas
Temáticas de la práctica Concentración de CO2, contaminante
atmosférico, gases, toma de muestras.
Intencionalidades formativas
Propósito
Lograr evaluar la concentación de CO2 en un
espacio cerrado, con métodos matemáticos y según
el impacto en el medio ambiente y en el ser humano.
Objetivos
Analizar la concentración de CO2 en un área
determinada.
Relacionar la cantidad de CO2 analizada con
la normatividad vigente.
Metas
El estudianté está en la capacidad de analizar
la concentración del CO2 que permance en un área
determinada.
El estudiante logrará relacionar las
concentraciones máximas permisibles que no
afecten la salud del ser humano.
Identificar los posibles daños que causa el
CO2 a la salud humana.
Competencias
El estudiante deberá dar buen uso y
manipulación de los materiales y reactivos
requeridos para el desarrollo de la práctica.
Habilidad para desarrollar cada paso descrito
en la práctica, siguiendo las orientaciones descritas
en este espacio.
Manejar un lenguaje técnico y conceptos
necesarios para llevar a cabo el desarrollo de la
práctica.
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Indagar y argumentar los procesos
desarrollados en la práctica, haciendo referencia a la
importancia de la práctica, en el campo académico,
laboral y social.
Fundamentación Teórica
El Dióxido de Carbono (CO2) es un gas incoloro, ligeramente ácido y no inflamable, se
encuentra generalmente en el aire y en el agua formando parte del ciclo del Carbono. La
molécula de CO2 es lineal y está compuesta por un átomo de Carbono © ligado a dos
átomos de Oxígeno (O2). Este gas es uno de los más abundantes en la atmósfera del
planeta, jugando un papel importante en los procesos de respiración y en la fotosíntesis.
El CO2 en el proceso de fotosíntesis de las plantas se desarrolla, cuando éstas lo
transforman junto con agua en glucosa y oxígeno:
En el ciclo del carbono, están presentes el proceso de fotosíntesis en plantas que
predomina en la época más templada, y el proceso de respiración en animales que
predomina en la época más fría del año. El CO2 en la atmósfera aumenta en la zona
norte del hemisferio y disminuye en la zona sur, debido a las estaciones que se
presentan y a la masa de agua que es mayor en el hemisferio sur, mientras que en el
hemisferio norte se presenta mayor zona terrestre.
En los últimos 150 años, la cantidad de CO2 emitido a la atmósfera ha crecido
considerablemente, saturando la cantidad que puede ser absorbida por la biomasa, los
océanos y los ecosistemas. El uso de combustibles fósiles, es una de las actividades
antropogénicas que ha impulsado la generación de casi un 22% de CO2 que se emite a la
atmósfera, junto con la producción de cemento y quema de bosques.
En el día cuando los rayos del sol ingresan al planeta, una parte es transformada en
calor, los gases de invernadero que están presentes en la tropósfera (capa baja de la
atmósfera) absorben parte de ese calor y lo retienen generando calor al planeta, este
proceso se llama efecto invernadero, el cual regula la temperatura del planeta Tierra.
Los gases más importantes del efecto invernadero son el CO2, los CFCs (compuestos
Cloro Fluoro Carbonados), óxidos de nitrógeno (NxOy) y metano (CH4); el efecto
invernadero depende de la concentración de dichos gases y del tiempo que estos
permanezcan en la atmósfera.
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Actualmente, con el aumento de emisiones de gases de efecto invernadero, las
temperaturas del planeta Tierra han aumentado considerablemente, efecto que se
conoce como Calentamiento Global. El incremento de las emisiones de CO2 a la
atmósfera, contribuye en un 50-60% del calentamiento global, aumentando en promedio
una concentración de 100 ppm en 50 años; Las fuentes móviles aportan un 20-25% y la
combustión de combustibles fósiles un 70-75%.
Cuando el CO2 se disuelve en agua, genera un cambio de pH neutro a un pH ácido de
5.5, este fenómeno se explica cuando hay formación de ácido carbónico (H2CO3, ácido
débil) en el agua:
Cuando hay formación del ácido carbónico, éste reacciona reversiblemente con el agua,
formando cationes hidronio (H3O+) y el ion bicarbonato (HCO3-):
Descripción de la practica
En esta quinta práctica de laboratorio se evaluará la concentración de CO2 en un espacio
cerrado.
Todo el material que se empleará en el desarrollo de la práctica deberá estar limpio y
seco.
Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)
Material
Cuatro frascos de boca ancha de100 mL con tapa hermética.
Pipeta volumétrica de 20 y 5 mL. ● Dos buretas de 25 mL.
Tres Matraces Erlenmeyer de 125 ó 250 mL. ● Cinta métrica o metro.
Vaso de precipitado de 50 ó 100 mL ● Pinza para bureta.
Gotero. ● Pipeteadores.
Reactivos
Hidróxido de sodio (NaOH) ● Ácido clorhidrico (HCl)
.Anaranjado de metilo. ● Fenolftaleina.
Agua destilada.
NOTA: El estudiante deberá llevar al desarrollo de esta práctica la cinta métrica o metro.
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Software a utilizar en la practica
Reactivos y material disponible en el laboratorio.
Metodología
El estudiante deberá desarrollar paso a paso los siguientes puntos:
PARTE I
Toma de muestras
1. Preparar una solución de NaOH de 1N.
2. En los cuatro frascos adicionar 20 mL de NaOH 1N, medidos con pipeta volumétrica. Cerrar inmediatamente con la tapa hermética, únicamente el último frasco al que se le adición el NaOH.
3. Los tres frascos restantes (sin tapa), ubicarlos separados en el laboratorio o en su zona de trabajo por 1ó 2 semanas, con el fin de captar el CO2.
NOTA. Ubicar los frascos en una zona segura libre de accidentes y contaminación inducida o intencionada.
4. Al finalizar la semana o las semanas de exposición cerrar herméticamente los frascos, hasta el momento del análisis.
5. Medir los m3 del área donde se realice la toma de muestras.
PARTE II Análisis de muestras
1. Tomar una alícuota de 5 mL medidos con pipeta volumétrica de cada una de las muestras tomadas, y disponerla en un Erlenmeyer o vaso de precipitado. Cada muestra se analiza por separado.
2. Adicionar 20 mL de agua destilada.
3. Preparar Fenolftaleína (0,5%) y adicionar 3 gotas a cada muestra.
4. Preparar HCl 1 N y titular, hasta obtener en la muestra un color rosa pálido (aproximadamente se gasta un volumen de 1 mL).
5. Preparar el anaranjado de metilo (0,1%), y agregar 5 gotas a cada muestra.
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6. Preparar HCl 0,1 N y continuar con la titulación, hasta que la muestra vire de color a rojo canela.
7. Anotar el gasto de HCl del paso anterior.
8. Realizar el blanco antes de desarrollar los puntos 1 al 6.
PARTE III
TRATAMIENTO DE RESULTADOS
1. Realizar los cálculos necesarios para obtener mgCO2 / m3 aire.
2. Si la normalidad de HCl al prepararla no es la indicada en la guía anotarla para realizar los cálculos.
La medición de CO2 en un espacio cerrado se calcula matemáticamente con la siguiente
ecuación:
Donde:
CO2: Contenido de CO2 (mg/m3).
Gm: Volumen (mL) de HCl (0,1 N) empleado para la muestra. Gbco: Volumen (mL) de HCl (0,1 N) empleado para el blanco. N: Normalidad del HCl (meq/mL). 44: Equivalente de CO2, para transformar a gramos de CO2. 20/5: Factor por el que se multiplica para obtener el total. Se empleó una alícuota de 5 mL de un total de 20 mL (Volumen total de la muestra). VA: Volumen (m3) del área de trabajo.
9. Completar la siguiente tabla con los resultados obtenidos:
Tabla 13. Resultados de mgCO2/m3 obtenidos en el análisis.
Muestra Blanco 1 2 3 4 5 6
mgCO2/m3
4. Basados en los resultados obtenidos, determinar si la concentración de CO2 es la permitida según la normatividad vigente Colombiana.
5. Cuáles son los efectos causados por el CO2 en la salud del ser humano?
6. Cuáles son los mecanismos que se han propuesto a nivel local, nacional e internacional, para disminuir las concentraciones de CO2 en el mundo?
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7. Por qué en Colombia, los sectores de Energía y Agricultura, son los que mayor emisión tienen de CO2 eq?.
Sistema de Evaluación
El tutor asignado al componente práctico, evaluará el laboratorio de acuerdo a los
aspectos de la rúbrica de evaluación. La valoración de la práctica se dará en términos de
una nota de 0.0 a 5.0.
Informe o productos a entregar
PREINFORME
Los pre-informes se realizan antes del desarrollo de la práctica de laboratorio, éste debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre del estudiante, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
teórico, nombre y correo del tutor teórico o de campus.
Fecha de realización y CEAD de realización de la práctica.
Objetivos: general y específicos.
Conceptos teóricos.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo,
cálculos.
Fichas de seguridad de los reactivos que se van a emplear en su desarrollo.
Bibliografía.
INFORME DE LABORATORIO
Los informes se realizan después de finalizar la práctica de laboratorio, y su elaboración
será en los grupos colaborativos que se establezcan en el laboratorio. El informe debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre de los estudiantes, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
en campus, nombre y correo electrónico del tutor de campus.
Fecha de entrega del informe.
Resumen de lo desarrollado en la práctica.
Objetivos: general y específicos.
Marco teórico.
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Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo.
Resultados en tablas y cálculos.
Análisis de resultados.
Cuestionario.
Conclusiones.
Bibliografía.
Rúbrica de evaluación
Ítem evaluado Valoración
baja
Valoración
media Valoración alta
Puntaje
máximo
1. Objetivos
No presenta
objetivos
(0.0)
Presenta
algunos
objetivos
(0.25)
Presenta todos
los objetivos
(0.5)
(0.5)
2. Marco
teórico
No presenta
marco teórico
(0.0)
Presenta
incompleto el
marco teórico
(0.6)
Presenta marco
teórico
coherente a la
práctica
(0.9)
(0.9)
3. Parte
Experimental
No presenta
parte
experimental
(0.0)
Presenta parte
experimental
incompleta
(0.6)
Presenta
procedimiento
completo
(0.9)
(0.9)
4. Resultados y
cálculos
No presenta
resultados ni
cálculos
(0.0)
Presenta
incompletos los
resultados y
cálculos
(0.6)
Presenta
resultados y
cálculos
completos
(0.9)
(0.9)
5. Conclusiones
No presenta
conclusiones
(0.0)
Presenta
conclusiones
incompletas
(0.25)
Presenta
conclusiones
completas y
coherentes
(0.5)
(0.5)
6. Bibliografía
No presenta
parte
bibliografía
(0.0)
Presenta
bibliografías
incompletas
(0.3)
Presenta
bibliografías
completas y
ordenadas
(0.7)
56
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(0.7)
7. Presentación
Presenta el
documento
desordenado,
con mala
ortografía y
redacción
(0.0)
Presenta el
documento
desordenado
(0.3)
Presenta el
documento
ordenado, con
buena
redacción y
ortografía
(0.6)
(0.6)
TOTAL (5.0)
Retroalimentación
El tutor asignado al componente práctico, hará la correspondiente retroalimentación 15
días luego de realizada la práctica y/o en el siguiente encuentro de laboratorio.
57
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PRACTICA No. 06 – Estudio y determinación de emisión de gases por uso de
combustibles fósiles.
Tipo de practica
Presencial X Autodirigida Remota
Porcentaje de evaluación 3% (15 puntos)
Horas de la practica 2 horas
Temáticas de la práctica Emisión de gases, combustibles fósiles.
Intencionalidades formativas
Propósito
Lograr evaluar la emisión de gases de fuentes
móviles que usen combustibles fósiles.
Objetivos
Analizar la concentración de CO2 y NOx de
una fuente móvil.
Relacionar la cantidad de CO2 y NOx
analizada con la normatividad vigente y las
características de la fuente móvil.
Metas
El estudianté está en la capacidad de analizar
la concentración del CO2 y NOx que emiten las
fuentes móviles.
El estudiante logrará relacionar las
concentraciones máximas permisibles según la
normatividad nacional vigente.
Identificar los posibles daños que causa el
CO2 en el medio ambiente.
Competencias
El estudiante deberá dar buen uso y
manipulación de los materiales y reactivos
requeridos para el desarrollo de la práctica.
Habilidad para desarrollar cada paso descrito
en la práctica, siguiendo las orientaciones descritas
en este espacio.
Manejar un lenguaje técnico y conceptos
necesarios para llevar a cabo el desarrollo de la
práctica.
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Indagar y argumentar los procesos
desarrollados en la práctica, haciendo referencia a la
importancia de la práctica, en el campo académico,
laboral y social.
Fundamentación Teórica
Después de los años de 1950, cuando la máquina de vapor fue un hecho de desarrollo
mundial, y cuando en la Revolución Industrial protagonizó la combustión del carbón como
fuente principal de energía, llegó el petróleo, el cual se posicionó como fuente de
combustible principal en la industria con el uso de los motores de combustión interna.
Actualmente el ser humano emplea combustibles fósiles, para el desarrollo de la mayoría
de sus actividades. En la quema de combustibles fósiles, se presenta una gran emisión
de energía y gases, tras el proceso de oxidación, el cual no se da si el átomo ya presenta
un número máximo de enlaces con oxígeno o con otros átomos electronegativos.
Los combustibles fósiles son hidrocarburos formados por hidrógeno y carbono, lo cual
hace que la quema de ellos (en contacto con el aire) genere dióxido de carbono (CO2),
monóxido de carbono (CO), hollín y en algunas ocasiones cenizas que son partículas no
quemadas en el proceso de combustión, La quema de combustibles fósiles también
aporta contaminantes atmosféricos como dióxido de azufre (SO2), óxido de nitrógeno
(ON) y partículas en suspensión, aportando junto al CO y al CO2 valores significativos a
las emisiones de gases de efecto invernadero.
El uso de gasolina en fuentes móviles general emisiones atmosféricas de hidrocarburos
sin controles de contaminación como se muestra en la siguiente Figura:
Figura 4. Fuentes potenciales de hidrocarburos contaminantes por fuentes móviles
pequeñas.
Fuente: Manahan (2007).
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El carbón, el petróleo y el gas natural, son los combustibles fósiles más empleados para
el transporte, la industria y para la generación de energía eléctrica. Por su parte, la
gasolina como producto de la refinación del petróleo, presenta una estructura compleja
de hidrocarburos como alcanos, los cuales tienen fórmulas moleculares de isómeros que
van desde el C5H12 hasta el C12H26, junto a otros pequeños compuestos que contienen
azufre y nitrógeno.
Descripción de la practica
En esta sexta práctica de laboratorio se evaluará la emisión de contaminantes
ocasionados por la quema de combustibles fósiles generadas por fuentes móviles.
Todo el material que se empleará en el desarrollo de la práctica deberá estar limpio y
seco.
Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)
Material
Tubos de vidrio. ● Manguera.
Pinzas Hoffman. ● Globos.
Tubos de ensayo
Reactivos
Azul de bromotimol ● Vinagre
Reactivo de Griess.
Software a utilizar en la practica
Reactivos y material disponible en el laboratorio.
Metodología
El estudiante deberá desarrollar paso a paso los siguientes puntos:
PARTE I Toma de muestras
1. Recoger aire emitido de un tubo de escape (exosto) de una fuente móvil que emplee combustibles fósiles para su funcionamiento. En este paso se debe tener precaución de no quemarse con el tubo de escape, para esto, se recomienda usar un sistema artesanal
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de bombeo como se muestra en la siguiente Figura.
Figura 5. Etapa 1 recolección de la muestra.
Fuente: Sóñora y col 2009.
Para el diseño del sistema artesanal de bombeo, para su construcción se necesitarán tubos de vidrio, manguera, pinzas Hoffman y globos.
PARTE II Análisis de muestras
1. Después de tomar la muestra, cerrar el globo y llevarlo al laboratorio para burbujearlo (Figura 6) con una solución de azul de bromotimol, la cual virará a un color amarillo. El bromotimol actúa como indicador: azul en medio básico y amarillo en medio ácido. El burbujeo se realiza.
2. Adicionar gotas de amoniaco a la solución que vire en el numeral anterior.
Figura 6. Burbujeo de la muestra.
Fuente: Sóñora y col 2009.
61
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3. Previamente realizar el procedimiento descrito en el numeral uno, pero con el montaje de la Figura 67, empleando 10 g de bicarbonato sódico y 100 cc vinagre, con el fin de obtener CO2 puro.
4. Para determinar gases de Nx, los gases recogidos del tubo de escape de la fuente móvil, se harán pasar por una disolución del reactivo de Griess, es cual se podrá color rosa si hante una reacción positiva de óxidos de nitrógeno.
Figura 7. Burbujeo de la muestra con bicarbonato sódico y vinagre.
Fuente: Sóñora y col 2009.
Sistema de Evaluación
El tutor asignado al componente práctico, evaluará el laboratorio de acuerdo a los
aspectos de la rúbrica de evaluación. La valoración de la práctica se dará en términos de
una nota de 0.0 a 5.0.
Informe o productos a entregar
PREINFORME
Los pre-informes se realizan antes del desarrollo de la práctica de laboratorio, éste debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre del estudiante, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
teórico, nombre y correo del tutor teórico o de campus.
Fecha de realización y CEAD de realización de la práctica.
62
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Objetivos: general y específicos.
Conceptos teóricos.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo,
cálculos.
Fichas de seguridad de los reactivos que se van a emplear en su desarrollo.
Bibliografía.
INFORME DE LABORATORIO
Los informes se realizan después de finalizar la práctica de laboratorio, y su elaboración
será en los grupos colaborativos que se establezcan en el laboratorio. El informe debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre de los estudiantes, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
en campus, nombre y correo electrónico del tutor de campus.
Fecha de entrega del informe.
Resumen de lo desarrollado en la práctica.
Objetivos: general y específicos.
Marco teórico.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo.
Resultados en tablas y cálculos.
Análisis de resultados.
Cuestionario.
Conclusiones.
Bibliografía.
Rúbrica de evaluación
Ítem evaluado Valoración
baja
Valoración
media Valoración alta
Puntaje
máximo
1. Objetivos
No presenta
objetivos
(0.0)
Presenta
algunos
objetivos
(0.25)
Presenta todos
los objetivos
(0.5)
(0.5)
2. Marco
teórico
No presenta
marco teórico
(0.0)
Presenta
incompleto el
marco teórico
(0.6)
Presenta marco
teórico
coherente a la
práctica
(0.9)
(0.9)
3. Parte No presenta Presenta parte Presenta
(0.9)
63
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Experimental parte
experimental
(0.0)
experimental
incompleta
(0.6)
procedimiento
completo
(0.9)
4. Resultados y
cálculos
No presenta
resultados ni
cálculos
(0.0)
Presenta
incompletos los
resultados y
cálculos
(0.6)
Presenta
resultados y
cálculos
completos
(0.9)
(0.9)
5. Conclusiones
No presenta
conclusiones
(0.0)
Presenta
conclusiones
incompletas
(0.25)
Presenta
conclusiones
completas y
coherentes
(0.5)
(0.5)
6. Bibliografía
No presenta
parte
bibliografía
(0.0)
Presenta
bibliografías
incompletas
(0.3)
Presenta
bibliografías
completas y
ordenadas
(0.7)
(0.7)
7. Presentación
Presenta el
documento
desordenado,
con mala
ortografía y
redacción
(0.0)
Presenta el
documento
desordenado
(0.3)
Presenta el
documento
ordenado, con
buena
redacción y
ortografía
(0.6)
(0.6)
TOTAL (5.0)
Retroalimentación
El tutor asignado al componente práctico, hará la correspondiente retroalimentación 15
días luego de realizada la práctica y/o en el siguiente encuentro de laboratorio.
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PRACTICA No. 07 – Simulación del efecto de lluvia ácida y smog fotoquímico
en fuentes naturales y no naturales.
Tipo de practica
Presencial X Autodirigida Remota
Porcentaje de evaluación 3% (15 puntos)
Horas de la practica 1.5 horas
Temáticas de la práctica Lluvia ácida, smog fotoquímico.
Intencionalidades formativas
Propósito
Identificar el proceso de lluvia ácida y smog
fotoquímico.
Objetivos
Simular un aspecto atmosférico.
Evaluar el efecto de la lluvia ácida y el smog
fotoquímico en la atmósfera.
Comprender las causas y efectos de la lluvia y
el smog fotoquímico en desarrollo antropogénico y
natual.
Metas
El estudiante está en la capacidad de
idnetificar las causas que llevan a la lluvia ácida y al
smog fotoquímico.
El estudiante logrará relacionar las causas y
efectos del smog fotoquímico y la lluvia ácida en el
desarrollo ambiental.
Identificar las posibles soluciones que se
puedan dar para minimizar las concentraciones del
smog fotoquímico y la lluvia ácida en la atmósfera.
El estudiante estará en la capacidad de
idetificar los reactivos y productos generados en la
rección.
Competencias
El estudiante deberá dar buen uso y
manipulación de los materiales y reactivos
requeridos para el desarrollo de la práctica.
Habilidad para desarrollar cada paso descrito
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en la práctica, siguiendo las orientaciones descritas
en este espacio.
Manejar un lenguaje técnico y conceptos
necesarios para llevar a cabo el desarrollo de la
práctica.
Indagar y argumentar los procesos
desarrollados en la práctica, haciendo referencia a la
importancia de la práctica, en el campo académico,
laboral y social.
Fundamentación Teórica
El smog, también llamado como niebla tóxica es un tipo de contaminación generada por
el uso de combustibles fósiles en fuentes móviles y fijas. El smog tiene un impacto
ambiental y en la salud que aumentan con la emisión de gases de efecto invernadero.
Existen dos tipos de smog: el primero es el smog clásico, el cual es producido por óxidos
de azufre y partículas sólidas; y el segundo es el smog fotoquímico, cuyo origen se debe
a la producción del ozono troposférico, el cual es un gas contaminante, cancerígeno y
tóxico generado en las capas bajas de la atmósfera, más exactamente en la troposfera,
debido a la emisión de óxido nitrico (ON), compuestos organicos volatiles (COV’s) e
hidrocarburos no quemados que son emitidos a la atmósfera, los cuales reaccionan con
la radiación solar, aumentando la concentración de radicales libres que participan en la
formación del smog fotoquímico, como se muestra en la siguiente reacción:
Por su parte, la lluvia ácida es originada por las emisiones de óxido de azufre (SO2)
generadas en la quema de combustibles fósiles y óxido de nitrógeno (NOx), y se produce
siguiendo la dirección del viento. Cuando el SO2 y NOx llegan a la atmósfera se
transforman en partículas de sulfato y nitrato, las cuales se transforman en ácido sulfúrico
(H2SO4) y ácido nítrico (HNO3) por contacto con el vapor de agua, los cuales entran en
contacto al suelo en forma de lluvia, nieve, llovizna y rocío.
Descripción de la practica
En esta práctica de laboratorio se evalúa la presencia del smog fotoquímico y la lluvia
ácida en la atmósfera.
Todo el material que se empleará en el desarrollo de la práctica deberá estar limpio y
seco.
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Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)
Material
Lentejas. ● Manguera.
Vaso de Yogurt. ● Puntillas de hierro o cobre.
Piedra caliza
Reactivos
Ácido sulfúrico (H2SO4) ● Ácido Nítrico (HNO3)
Agua.
NOTA: el estudiante deberá llevar la piedra caliza para el desarrollo de la práctica de
laboratorio.
Software a utilizar en la practica
Reactivos y material disponible en el laboratorio.
Metodología
El estudiante deberá desarrollar paso a paso los siguientes puntos:
1. Realizar previamente dos plantación de lentejas en vasos de yogurt.
2. Diluir ácido sulfúrico (H2SO4) y ácido nítrico (HNO3) en agua, relación 1:3 ácido :agua.
3. Agregar la solución del numeral anterior en una de las plantaciones realizadas en el numeral uno.
4. La otra planta se regará con agua natural, el cal será el blanco.
5. Agregar la solución del numeral dos en dos tubos de ensayo, e introducir en ellos una puntilla de hierro o cobre, y una pequeña piedra caliza (por separado)
6. Repetir el numeral cinco en tubos de ensayo que contengan agua, los cuales servirán como testigos de la reacción. 7. Anotar las observaciones de las reacciones.
8. Registrar los reactivos y productos generados en las reacciones.
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Sistema de Evaluación
El tutor asignado al componente práctico, evaluará el laboratorio de acuerdo a los
aspectos de la rúbrica de evaluación. La valoración de la práctica se dará en términos de
una nota de 0.0 a 5.0.
Informe o productos a entregar
PREINFORME
Los pre-informes se realizan antes del desarrollo de la práctica de laboratorio, éste debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre del estudiante, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
teórico, nombre y correo del tutor teórico o de campus.
Fecha de realización y CEAD de realización de la práctica.
Objetivos: general y específicos.
Conceptos teóricos.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo,
cálculos.
Fichas de seguridad de los reactivos que se van a emplear en su desarrollo.
Bibliografía.
INFORME DE LABORATORIO
Los informes se realizan después de finalizar la práctica de laboratorio, y su elaboración
será en los grupos colaborativos que se establezcan en el laboratorio. El informe debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre de los estudiantes, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
en campus, nombre y correo electrónico del tutor de campus.
Fecha de entrega del informe.
Resumen de lo desarrollado en la práctica.
Objetivos: general y específicos.
Marco teórico.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo.
Resultados en tablas y cálculos.
Análisis de resultados.
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Cuestionario.
Conclusiones.
Bibliografía.
Rúbrica de evaluación
Ítem evaluado Valoración
baja
Valoración
media Valoración alta
Puntaje
máximo
1. Objetivos
No presenta
objetivos
(0.0)
Presenta
algunos
objetivos
(0.25)
Presenta todos
los objetivos
(0.5)
(0.5)
2. Marco
teórico
No presenta
marco teórico
(0.0)
Presenta
incompleto el
marco teórico
(0.6)
Presenta marco
teórico
coherente a la
práctica
(0.9)
(0.9)
3. Parte
Experimental
No presenta
parte
experimental
(0.0)
Presenta parte
experimental
incompleta
(0.6)
Presenta
procedimiento
completo
(0.9)
(0.9)
4. Resultados y
cálculos
No presenta
resultados ni
cálculos
(0.0)
Presenta
incompletos los
resultados y
cálculos
(0.6)
Presenta
resultados y
cálculos
completos
(0.9)
(0.9)
5. Conclusiones
No presenta
conclusiones
(0.0)
Presenta
conclusiones
incompletas
(0.25)
Presenta
conclusiones
completas y
coherentes
(0.5)
(0.5)
6. Bibliografía
No presenta
parte
bibliografía
(0.0)
Presenta
bibliografías
incompletas
(0.3)
Presenta
bibliografías
completas y
ordenadas
(0.7)
(0.7)
7. Presentación Presenta el Presenta el Presenta el
(0.6)
69
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documento
desordenado,
con mala
ortografía y
redacción
(0.0)
documento
desordenado
(0.3)
documento
ordenado, con
buena
redacción y
ortografía
(0.6)
TOTAL (5.0)
Retroalimentación
El tutor asignado al componente práctico, hará la correspondiente retroalimentación 15
días luego de realizada la práctica y/o en el siguiente encuentro de laboratorio.
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PRACTICA No. 08 – Estudio de los Parámetros Cromatográficos a ser
aplicados en muestras ambientales
Tipo de practica
Presencial Autodirigida Remota x
Porcentaje de evaluación 2% (10 puntos)
Horas de la practica 2
Temáticas de la práctica Parámetros cromatográficos y compuestos
orgánicos
Intencionalidades formativas
Propósito
Estudiar los parámetros cromatográficos que
aplican para el análisis de mustras ambientales.
Objetivos
Manejar el simulador de HPLC para el estudio
de compuestos orgánicos presentes en muestras
ambientales.
Metas
Indentificar las características necesarias para
el uso del simulador de HPLC.
Identificar cromatográficamente los
compuestos orgánicos presentes en muestras
ambientales.
Competencias
El estudiante deberá desarrollar el uso del
Simulador de HPLC.
Habilidad para desarrollar cada paso descrito
en la práctica, siguiendo las orientaciones descritas
en este espacio.
Manejar un lenguaje técnico y conceptos
necesarios para llevar a cabo el desarrollo de la
práctica.
Indagar y argumentar los procesos
desarrollados en la práctica, haciendo referencia a la
importancia de la misma en el campo académico,
laboral y social.
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Fundamentación Teórica
La determinación de los parámetros cromatográficos es indispensable para una correcta
separación de analitos por medio de cromatografía líquida de alta eficienica, CLAE
(HPLC, por sus siglas en inglés High Performance Liquid Chomatography). La
optimización de los parámetros cromatográficos, como la composición de la fase móvil,
las características de la fase estacionaria (columna) y la naturaleza química de los
compuestos a separar, permite separaciones eficientes en términos de tiempo, costos y
calidad analítica. Si bien, esta optimización puede llevarse a cabo por medio de diseños
experimentales o a través del ensayos de error. En equipos CLAE, esto implica altas
inversiones de tiempo por parte del analista y costos en el empleo de disolventes, por lo
que el empleo de simuladores constituye una alternativa estratégica en la optimización.
Este es justamente el trabajo que nos convoca: simular por medio de un software libre la
optimización de algunos parámetros cromatográficos, como una interesante introducción
al mundo de las separaciones cromatográficas más usadas en los campos de la
investigación y la industria.
En muestras ambientales este método es altamente utilizado para el estudio de residuos
de plaguicidas en matrices de agua y suelo, por otro lado para las pruebas de aire se
suele utilizar cromatografìa de gases.
Descripción de la practica
Los simuladores son herramientas que nos permiten acercarnos a las condiciones de un
estudio real, en esta oportunidad por medio del uso del HPLC Simulator, el simulador de
cromatografía líquida realizado por la Universidad de Minnesota, cuenta con unas
muestras ya establecidas, compuestos orgánicos ampliamente utilizados en la industria
cosmética y farmacéutica.
Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)
Computador
Software a utilizar en la practica
Java 7 y aplicación del HPLC Simulator
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Metodología
Para el adecuado desarrollo de esta actividad es indispensable que siga con anterioridad
el tutorial en video y desde el programa sobre el manejo del HPLC Simulator, que
encontrará siguiendo el enlace:
Video: http://www.youtube.com/watch?v=wYEDJu0pJy4
Sobre el programa: http://www.hplcsimulator.org/index.php
PARTE I
Reconocimiento de los parámetros cromatográficos en cromatografía líquida de
alta eficiencia (CLAE)
1. Defina y explique cómo se relacionan los siguientes conceptos. Incluya, cuando
corresponda, el símbolo y ecuación que representa al concepto:
2. Factor de separación
3. Resolución
4. Eficiencia
5. Factor de retención
6. Tiempo de retención
7. Tiempo muerto
8. Ancho de banda (sigma total)
9. Cromatografía líquida en fase normal
10. Cromatografía líquida en fase reversa
11. Gradiente de elución
12. Elución isocrática
PARTE II
Efecto de la estructura de los compuestos (solutos) y de la composición de la fase
móvil sobre la retención y la resolución.
1. Dibuje estructuras de los siguientes compuestos utilizando las convenciones de
cuña/slash representando los ángulos de enlace adecuados:
Acetofenona ● Benzofenona ● Etilparabeno
Butilparabeno ● Propiofenona ● Propilparabeno
Ketoprofeno ● 3-nitrofenol ● 4-nitrofenol
2. Sobre la base de sus estructuras:
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a) Prediga el orden de elución de los compuestos, partiendo del menos al más
retenido en RPLC (Cromatografía líquida en fase reversa). Justifique su respuesta.
b) ¿Cuáles son los principales usos de cada uno de estos compuestos?
3. Abra el HPLC simulator (http://www.hplcsimulator.org/).
4. Configure el simulador así:
Tabla 14. Configuración del HPLC Simulator.
Composición de
la fase móvil
Solvente A:
Agua
Solvente B:
Metanol
Modo de
elución:
Isocrático
Fracción del
solvente B
(%v/v)
50
Propiedades
cromatográficas
Temperatura
(°C):
25
Volumen de
inyección (μL):
10
Flujo (mL/min): 20
Propiedades
generales
Constante de
tiempo (s):
0.1
Desplazamiento
de la señal (min):
0.0
Ruido:
2.0
Puntos
marcados:
300
Propiedades de
la columna
Fase
estacionaria:
Agua
Longitud (mm):
100.0
Diámetro
interno
(mm):
4.6
Tamaño de
partícula
(μm):
3.0
5. Posteriormente, registre para cada compuesto: el tiempo de retención (tR), el factor de
retención (k’) y el ancho de banda (sigma total). Adjunte una imagen del
cromatograma obtenido.
6. Calcule el tiempo muerto (tM o t0).
7. Cambie la composición de la fase móvil de metanol a acetonitrilo como se muestra en
la Tabla 15:
Tabla 15. Segunda configuración del HPLC Simulator.
Composición de
la fase móvil
Solvente A:
Agua
Solvente B:
Acetonitrilo
Modo de
elución:
Isocrático
Fracción del
solvente B
(%v/v)
50
8. Posteriormente, registre para cada compuesto: el tiempo de retención (tR), el factor de
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retención (k’) y el ancho de banda (sigma total), obtenidos con el cambio de
disolvente. Adjunte una imagen del cromatograma obtenido.
9. Explique por qué se da el cambio en los tiempos de retención y en la separación de
los compuestos cuando el metanol es sustituido por el acetonitrilo. ¿En qué caso se
obtiene una mejor separación?
10. ¿Cuál es la importancia del agua en la composición de la fase móvil?
11. Calcule la diferencia en los cambios de energia libre (ΔΔG) para la retención de los
solutos en las fases móviles MeOH/Agua, 50/50 y ACN/Agua, 50/50, de acuerdo con:
12. ¿Cuáles solutos poseen las diferencias más grandes y más pequeñas en la energía
libre asociada a la retención comparando las fases móviles MeOH/Agua (50/50) y
ACN/Agua (50/50)? Explique la naturaleza de esos cambios.
13. Con los hallazgos realizados hasta ahora, elabore una conclusión sobre el efecto de la
estructura de los solutos y la composición de la fase móvil sobre la retención y la
resolución.
PARTE III
Efecto del porcentaje del modificador en la composición de la fase móvil sobre la
retención y la resolución.
1. En el listado de compuestos, elimine 7 solutos dejando solo a Acetophenone
(acetofenona) y Ethylparaben (etilparabeno).
2. Fije las condiciones del simulador de acuerdo con la Tabla 16.
a) Registre el tiempo de retención, el factor de retención y el sigma total para los dos
compuestos. Adjunte una imagen del cromatograma obtenido.
b) Calcule el tiempo muerto.
c) Calcule la resolución, α, para los dos compuestos.
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Tabla 16. Tercera configuración del HPLC Simulator.
Composición de
la fase móvil
Solvente A:
Agua
Solvente B:
Metanol
Modo de
elución:
Isocrático
Fracción del
solvente B
(%v/v)
95
Propiedades
cromatográficas
Temperatura
(°C):
25
Volumen de
inyección (μL):
5.0
Flujo (mL/min): 10
Propiedades
generales
Constante de
tiempo (s):
0.1
Desplazamiento
de la señal (min):
0.0
Ruido:
2.0
Puntos
marcados:
3000
Propiedades de
la columna
Fase
estacionaria:
Agua
Longitud (mm):
100.0
Diámetro
interno
(mm):
4.6
Tamaño de
partícula
(μm):
3.0
3. Cambie gradualmente el porcentaje de metanol en intervalos de 10% iniciando en
95% y terminando en 5% (95%, 85%, 75%, …, 5%). ¡Para cada una de las
composiciones obtenidas!:
a) Registre el tiempo de retención, el factor de retención y el sigma total para los dos
compuestos. Adjunte una imagen del cromatograma obtenido.
b) Calcule el tiempo muerto.
c) Calcule la resolución, α, para los dos compuestos.
d) Repita el mismo proceso cambiando el metanol por acetonitrilo.
e) Con los hallazgos realizados en esta sección, elabore una conclusión sobre el
efecto del porcentaje del modificador en la composición de la fase móvil sobre la
retención y la resolución. Si fuera contratado en un laboratorio para separar, por
medio de cromatografía líquida, de una mezcla los compuestos acetofenona y
etilparabeno ¿cuál sería la mejor composición de fase móvil a emplear? Justifique su
respuesta.
Sistema de Evaluación
El tutor asignado al componente práctico, evaluará el laboratorio de acuerdo a los
aspectos de la rúbrica de evaluación. La valoración de la práctica se dará en términos de
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una nota de 0.0 a 5.0.
Informe o productos a entregar
PREINFORME
Los pre-informes se realizan antes del desarrollo de la práctica de laboratorio, éste debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre del estudiante, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
teórico, nombre y correo del tutor teórico o de campus.
Fecha de realización y CEAD de realización de la práctica.
Objetivos: general y específicos.
Conceptos teóricos.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo,
cálculos.
Fichas de seguridad de los reactivos que se van a emplear en su desarrollo.
Bibliografía.
INFORME DE LABORATORIO
Los informes se realizan después de finalizar la práctica de laboratorio, y su elaboración
será en los grupos colaborativos que se establezcan en el laboratorio. El informe debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre de los estudiantes, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
en campus, nombre y correo electrónico del tutor de campus.
Fecha de entrega del informe.
Resumen de lo desarrollado en la práctica.
Objetivos: general y específicos.
Marco teórico.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo.
Resultados en tablas y cálculos.
Análisis de resultados.
Cuestionario.
Conclusiones.
Bibliografía.
Rúbrica de evaluación
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Ítem evaluado Valoración
baja
Valoración
media Valoración alta
Puntaje
máximo
1. Objetivos
No presenta
objetivos
(0.0)
Presenta
algunos
objetivos
(0.25)
Presenta todos
los objetivos
(0.5)
(0.5)
2. Marco
teórico
No presenta
marco teórico
(0.0)
Presenta
incompleto el
marco teórico
(0.6)
Presenta marco
teórico
coherente a la
práctica
(0.9)
(0.9)
3. Parte
Experimental
No presenta
parte
experimental
(0.0)
Presenta parte
experimental
incompleta
(0.6)
Presenta
procedimiento
completo
(0.9)
(0.9)
4. Resultados y
cálculos
No presenta
resultados ni
cálculos
(0.0)
Presenta
incompletos los
resultados y
cálculos
(0.6)
Presenta
resultados y
cálculos
completos
(0.9)
(0.9)
5. Conclusiones
No presenta
conclusiones
(0.0)
Presenta
conclusiones
incompletas
(0.25)
Presenta
conclusiones
completas y
coherentes
(0.5)
(0.5)
6. Bibliografía
No presenta
parte
bibliografía
(0.0)
Presenta
bibliografías
incompletas
(0.3)
Presenta
bibliografías
completas y
ordenadas
(0.7)
(0.7)
7. Presentación
Presenta el
documento
desordenado,
con mala
ortografía y
redacción
(0.0)
Presenta el
documento
desordenado
(0.3)
Presenta el
documento
ordenado, con
buena
redacción y
ortografía
(0.6)
(0.6)
TOTAL (5.0)
78
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Retroalimentación
El tutor asignado al componente práctico, hará la correspondiente retroalimentación 15
días luego de realizada la práctica y/o en el siguiente encuentro de laboratorio.
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PRACTICA No. 09 – Determinación de fósforo en muestras de suelo por el
método de Bray II
Tipo de practica
Presencial X Autodirigida Remota
Porcentaje de evaluación 2% (10 puntos)
Horas de la practica 2.5 hora
Temáticas de la práctica Análisis de muestras, determinación de fósforo,
método de Bray II.
Intencionalidades formativas
Propósito
Determinar la cantidad de fósforo en
diferentes tipos de suelo, aplicando conceptos y
métodos expuestos en la práctica número uno y en
el equipo de UV-vis para su respectivo análisis.
Objetivos
Determinar la cantidad de fósforo en
diferentes tipos de suelo empleando el método de
Bray II.
Metas
Indentificar las características necesarias de
preparación de muestras para su respectiva
detemrinación en el laboratorio.
Lograr determinar el fósforo en muestras de
suelo mediante colorimetría.
Mediante tratamiento matemático, determinar
los niveles de fósforo presentes en cada una de las
muestras a estudiar.
Competencias
El estudiante deberá dar buen uso y
manipulación de los materiales y reactivos
requeridos para el desarrollo de la práctica.
Habilidad para desarrollar cada paso descrito
en la práctica, siguiendo las orientaciones descritas
en este espacio.
Manejar un lenguaje técnico y conceptos
necesarios para llevar a cabo el desarrollo de la
práctica.
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Indagar y argumentar los procesos
desarrollados en la práctica, haciendo referencia a la
importancia de la práctica, en el campo académico,
laboral y social.
Fundamentación Teórica
La determinación de fósforo en los suelos reviste importancia desde el punto de vista de
reserva de ese nutriente. El fósforo se encuentra en los suelos y aguas naturales en
varias formas: ortofosfatos, fosfatos condensados y fosfatos orgánicos.
La determinación de fósforo en suelos es de suma importancia para evaluar la fertilidad
del mismo, ya que juntamente con nitrógeno, potasio y calcio es el elemento más
extraído por los vegetales. El fósforo es necesario para el desarrollo de las raíces, para
controlar la madurez de la planta y la formación de semillas. El fósforo es un componente
esencial de los portadores de energía ADP y ATP, moléculas que tienen un papel
fundamental en la fotosíntesis y también forma parte de ADN y ARN.
La forma del fósforo directamente aprovechable por las plantas es el ortofosfato disuelto
en forma de H2PO4- ó HPO4
2-, dependiendo del pH. La cantidad de ortofosfato disuelto es
habitualmente baja, pero puede ser repuesto rápidamente a partir de otros fosfatos como
los de hierro (Fe) y aluminio (Al), así como a partir del fósforo orgánico. De ello se
desprende que el índice de fertilidad de un suelo responderá más a la cantidad de fósforo
disponible para las plantas que a los valores concretos.
La acidez en suelos es la responsable de la baja solubilidad o disponibilidad de fósforo
para las plantas, principalmente en suelos de pH menores a 5.5 con altas
concentraciones de aluminio intercambiable. Es necesario aplicar grandes cantidades de
fósforo en suelos ácidos de colores pardo amarillentos a pardo rojizos y en suelos negros
paperos derivados de ceniza volcánica, debido a la alta fijación o insolubilización del
fósforo, promovida por las altas concentraciones de Fe y Al frecuentes en dichos suelos.
Debido al fenómeno de fijación del fósforo, cultivos como la papa, cuya necesidad de
fósforo es inferior al 50% a la del nitrógeno (N) y potasio (K), deben recibir en la práctica
de fertilización, mayores cantidades de fósforo que de N y K. La mayor respuesta de los
cultivos a la fertilización con fósforo ocurre en los siguientes casos:
En suelos ácidos con pH menores 5.5 y altas concentraciones de aluminio
intercambiable. Esta situación es común en suelos de los Llanos Orientales donde el
fósforo es el elemento más limitante en la producción de las cosechas.
En suelos negros paperos de ceniza volcánica, donde el fósforo es fijado o
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insolubilizado en tasas que oscilan entre 76 – 98%.
En suelos cuyo contenido de fósforo soluble sea mayor a 10 ppm.
Descripción de la practica
El estudiante aplicará el proceso descrito en la primera práctica para realizar la
recolección de las muestras de suelos, también deberá anotar las condiciones del terreno
y la ubicación geográfica.
Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)
Materiales
Vasos de precipitado de 50, 100 y 150 mL. ● Espatula
Probetas de 50 y 100 mL. ● Balanza analitica
Matraz Erlenmeyer. ● Balón aforado
Bureta. ● Agitador magnético.
Pinza para bureta. ● Plancha de agitación.
Pipetas de 1 mL. ● Pipeteadores.
Cronómetro. ● Embudo.
Celdas de cuarzo o plástico. ● Papel filtro.
Reactivos
Solución de fósforo (50 ppm). ● Solución extractora.
Solución de trabajo ● Agua destilada.
Equipos:
Equipo de UV-vis.
NOTA: la solución extractora y de trabajo, se deben preparar así:
Solución extractora (HCl 0.1N + NH4F 0.03N: Disolver 1.11 g de NH4F y 8.33 mL de
HCl concentrado en agua y llevar a 1 L.
Solución de trabajo: A partir de las soluciones A y B tomar 25 mL de la solución A,
transferir a un Beaker que contenga 800 mL de agua, mezclar y añadir 10 mL de la
solución B, llevando a volumen 1 L con H2O.
Solución A: disolver 60 g de Molibdato de Amonio (NH4)6Mo7O24.4H2O en 200 mL
de H2O. Añadir 1.455 g de tartrato de antimonio y potasio K(SbO)C4H4O6·1/2H2O y
disolver. Agregar lentamente con agitación suave 700 mL de H2SO4 concentrado.
Enfriar y llevar a 1 L.
Solución B: Disolver 61 g de ácido ascórbico (C6H8O6) en agua. Completar a 500
mL.
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Solución estándar de Fósforo: Disolver 0.2195 g de Fosfato de Hidrógeno y de
Potasio cristalizado (KH2PO4) previamente secado 1 hora a 105ºC. Diluir con agua
en balón a 1 L. La solución contendrá 50 ppm de P.
Software a utilizar en la practica
Reactivos y material disponible en el laboratorio.
Metodología
PARTE I
Desarrollo Experimental
La determinación del fosforo en diferentes muestras de suelo, se realizará con el
siguiente procedimiento:
1. Realizar una curva de calibración según la siguiente tabla, y determinar la
concentración de fósforo de cada solución:
Tabla 17. Parámetros para la realización de la curva de calibración.
Solución de
fósforo (mL)
Volumen final
(con agua)
Concentración
de fósforo (ppm)
0
100
8
16
24
2. Tomar 2 mL de las concentraciones de fósforo anteriores y llevar a 20 mL con solución
de trabajo. Realizado el procedimiento se tendrán nuevas concentraciones de fósforo:
Tabla 18. Resultado de Absorbancia y concentración de fósforo (ppm).
Concentración
de fósforo (ppm)
Absorbancia
(AU)
0,0
0,4
0,8
1,2
3. Pesar 2.85 g de cada una de las muestras y disponerlos por separado en vasos de
precipitado.
4. Adicionar a cada muestra 20 mL de solución extractora.
83
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5. Agitar las muestras por un tiempo aproximado de 40 segundos con ayuda del agitador
magnético y la plancha de agitación.
6. Filtrar la suspensión inmediatamente pasado el tiempo de 40 segundos, en un vaso de
precipitado de 100 mL.
7. Tomar 2 mL de cada uno de los extractos y transferirlos a un vaso de precipitado de 50
mL.
8. Agregar 18 mL de la solución de trabajo y dejar reposar por 10 minutos.
9. Analizar las muestras en el espectrofotómetro a una longitud de 660 nm.
NOTA: no olvidar realizar blanco por cada muestra que sea analizada.
PARTE II
Tratamiento de datos
1. Determinar la concentración de fósforo.
2. Qué efectos y beneficios tiene un suelo saturado e insaturado con fósforo?
3. Cuáles son los principios de método de Bray II?
4. Describa el ciclo del fósforo.
Sistema de Evaluación
El tutor asignado al componente práctico, evaluará el laboratorio de acuerdo a los
aspectos de la rúbrica de evaluación. La valoración de la práctica se dará en términos de
una nota de 0.0 a 5.0.
Informe o productos a entregar
PREINFORME
Los pre-informes se realizan antes del desarrollo de la práctica de laboratorio, éste debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre del estudiante, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
teórico, nombre y correo del tutor teórico o de campus.
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Fecha de realización y CEAD de realización de la práctica.
Objetivos: general y específicos.
Conceptos teóricos.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo,
cálculos.
Fichas de seguridad de los reactivos que se van a emplear en su desarrollo.
Bibliografía.
INFORME DE LABORATORIO
Los informes se realizan después de finalizar la práctica de laboratorio, y su elaboración
será en los grupos colaborativos que se establezcan en el laboratorio. El informe debe
contener los siguientes aspectos:
Nombre y número de la práctica.
Nombre de los estudiantes, correo electrónico, código estudiantil, mediación, grupo
en campus, nombre y correo electrónico del tutor de campus.
Fecha de entrega del informe.
Resumen de lo desarrollado en la práctica.
Objetivos: general y específicos.
Marco teórico.
Parte experimental: materiales, reactivos, procedimiento en diagramas de flujo.
Resultados en tablas y cálculos.
Análisis de resultados.
Cuestionario.
Conclusiones.
Bibliografía.
Rúbrica de evaluación
Ítem evaluado Valoración
baja
Valoración
media Valoración alta
Puntaje
máximo
1. Objetivos
No presenta
objetivos
(0.0)
Presenta
algunos
objetivos
(0.25)
Presenta todos
los objetivos
(0.5)
(0.5)
2. Marco
teórico
No presenta
marco teórico
(0.0)
Presenta
incompleto el
marco teórico
(0.6)
Presenta marco
teórico
coherente a la
práctica
(0.9)
85
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(0.9)
3. Parte
Experimental
No presenta
parte
experimental
(0.0)
Presenta parte
experimental
incompleta
(0.6)
Presenta
procedimiento
completo
(0.9)
(0.9)
4. Resultados y
cálculos
No presenta
resultados ni
cálculos
(0.0)
Presenta
incompletos los
resultados y
cálculos
(0.6)
Presenta
resultados y
cálculos
completos
(0.9)
(0.9)
5. Conclusiones
No presenta
conclusiones
(0.0)
Presenta
conclusiones
incompletas
(0.25)
Presenta
conclusiones
completas y
coherentes
(0.5)
(0.5)
6. Bibliografía
No presenta
parte
bibliografía
(0.0)
Presenta
bibliografías
incompletas
(0.3)
Presenta
bibliografías
completas y
ordenadas
(0.7)
(0.7)
7. Presentación
Presenta el
documento
desordenado,
con mala
ortografía y
redacción
(0.0)
Presenta el
documento
desordenado
(0.3)
Presenta el
documento
ordenado, con
buena
redacción y
ortografía
(0.6)
(0.6)
TOTAL (5.0)
Retroalimentación
El tutor asignado al componente práctico, hará la correspondiente retroalimentación 15
días luego de realizada la práctica y/o en el siguiente encuentro de laboratorio.
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7. FUENTES DOCUMENTALES
Aragón, R., Gómez, B., & Marín, M. (2002) “Análisis químicos de suelos y aguas:
manual de laboratorio”. Valencia, España. Editorial Universidad Politécnica de
Valencia. p. 115.
Ascencio, V., Franco, M., Jaens, T., & Juarez, M. (2009) “Manual de practicas de
laboratorio de química ambiental II”. Ciudad de México, México. Edición Instituto
Técnico Nacional. p. 56-64.
Castro, F. (1998) “Fundamentos para el conocimiento y manejo de suelos
agrícolas: Manual técnico”. Tunja, Colombia. Edición Instituto Universitario Juan de
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